智能仪器DA转换实验.docx
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智能仪器DA转换实验
实验二D/A转化实验
一、实验目的：
（1）掌握D/A转换与单片机的接口方法。
（2）了解D/A芯片PCF8591转换性能及编程方法。
（3）了解单片机系统中扩展D/A转换芯片的基本方法。
二、实验内容
利用实验仪上的PCF8591做D/A转换实验，写入DA的数模值，然后累加该值，显示该值到数码管，延时100m后循环写入变化后的DA值，观察LED9的变化。
三、实验说明
D/A转换器大致分有三类：
一是双积分D/A转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近式D/A转换器，精度、速度、价格适中；三是并行D/A转换器，速度快，价格也昂贵。
实验用PCF8591属第二类，PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。
PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。
PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。
在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。
四、硬件原理图与链接：
J31与J32用于切换AD输入端口，因为只有两个电位器，但有4个输入端口，所以同时只能使用2个，这两个插针用于切换输入端口。
J33是AD输入模拟LED灯选择开关，用跳帽跳上后LED起作用。
五、实验步骤
（1）单片机P0口与J3相连，用作数码管显示
（2）单片机P2.2与J3（B）相连，P2.2与J2（A）相连。
（3）跳帽J50连接，给数码管供电。
（4）单片机P2.0与J8（SCL）相连，最为时钟输出，单片机P2.1与J8（SDL）相连最为数据输入输出。
（5）J31中DA0与W4用跳帽相连，选择DA通道。
（6）利用keil软件编写程序，并且用STC程序下载工具下载程序。
（7）观察LED9的变化。
链接图：
六、实验程序
main函数：
/*-----------------------------------------------
名称：
IIC协议PCF8591AD/DA转换
论坛：
编写：
shifang
修改：
无
内容：
使用DA输入，数码管显示输出数字量，LED显示模拟电压大小
------------------------------------------------*/
#include
#include"i2c.h"
#include"delay.h"
#include"display.h"
#defineAddWr0x90//写数据地址
#defineAddRd0x91//读数据地址
externbitack;
unsignedcharReadADC（unsignedcharChl）;
bitWriteDAC（unsignedchardat）;
/*------------------------------------------------
主程序
------------------------------------------------*/
main（）
{
unsignedcharnum=0;
unsignedintval=0;
Init_Timer0（）;
while
（1）//主循环
{
num=ReadADC（0）;
WriteDAC（num）;
//num++;//连续累加，值从0-255反复循环，并显示在数码管上，
val=1.963*num;//（5/256*100）
TempData[0]=dofly_DuanMa[val/100]|0x80;
TempData[1]=dofly_DuanMa[（val%100）/10];
TempData[2]=dofly_DuanMa[（val%100）%10];
DelayMs（100）;
}
}
unsignedcharReadADC（unsignedcharChl）
{
unsignedcharVal;
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（AddWr）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（0x40|Chl）;//发送器件子地址
if（ack==0）return（0）;
Start_I2c（）;
SendByte（AddWr+1）;
if（ack==0）return（0）;
Val=RcvByte（）;
NoAck_I2c（）;//发送非应位
Stop_I2c（）;//结束总线
return（Val）;
}
/*------------------------------------------------
写入DA转换数值
输入参数：
dat表示需要转换的DA数值，范围是0-255
------------------------------------------------*/
bitWriteDAC（unsignedchardat）
{
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（AddWr）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（0x40）;//发送器件子地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（dat）;//发送数据
if（ack==0）return（0）;
Stop_I2c（）;
i2c函数：
/*-----------------------------------------------
名称：
IIC协议
论坛：
编写：
shifang
修改：
无
内容：
函数是采用软件延时的方法产生SCL脉冲,固对高晶振频率要作一定的修改....（本例是1us机器
周期,即晶振频率要小于12MHZ）
------------------------------------------------*/
#include"i2c.h"
#include"delay.h"
#define_Nop（）_nop_（）//定义空指令
bitack;//应答标志位
sbitSDA=P2^1;
sbitSCL=P2^0;
/*------------------------------------------------
启动总线
------------------------------------------------*/
voidStart_I2c（）
{
SDA=1;//发送起始条件的数据信号
_Nop（）;
SCL=1;
_Nop（）;//起始条件建立时间大于4.7us,延时
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SDA=0;//发送起始信号
_Nop（）;//起始条件锁定时间大于4μ
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
_Nop（）;
_Nop（）;
}
/*------------------------------------------------
结束总线
------------------------------------------------*/
voidStop_I2c（）
{
SDA=0;//发送结束条件的数据信号
_Nop（）;//发送结束条件的时钟信号
SCL=1;//结束条件建立时间大于4μ
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SDA=1;//发送I2C总线结束信号
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
}
/*----------------------------------------------------------------
字节数据传送函数
函数原型:
voidSendByte（unsignedcharc）;
功能:
将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对
此状态位进行操作.（不应答或非应答都使ack=0假）
发送数据正常，ack=1;ack=0表示被控器无应答或损坏。
------------------------------------------------------------------*/
voidSendByte（unsignedcharc）
{
unsignedcharBitCnt;
for（BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++）//要传送的数据长度为8位
{
if（（c<elseSDA=0;
_Nop（）;
SCL=1;//置时钟线为高，通知被控器开始接收数据位
_Nop（）;
_Nop（）;//保证时钟高电平周期大于4μ
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=0;
}
_Nop（）;
_Nop（）;
SDA=1;//8位发送完后释放数据线，准备接收应答位
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=1;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
if（SDA==1）ack=0;
elseack=1;//判断是否接收到应答信号
SCL=0;
_Nop（）;
_Nop（）;
}
/*----------------------------------------------------------------
字节数据传送函数
函数原型:
unsignedcharRcvByte（）;
功能:
用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误（不发应答信号），
发完后请用应答函数。
------------------------------------------------------------------*/
/*unsignedcharRcvByte（）
{
unsignedcharretc;
unsignedcharBitCnt;
retc=0;
SDA=1;//置数据线为输入方式
for（BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++）
{
_Nop（）;
SCL=0;//置时钟线为低，准备接收数据位
_Nop（）;
_Nop（）;//时钟低电平周期大于4.7us
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=1;//置时钟线为高使数据线上数据有效
_Nop（）;
_Nop（）;
retc=retc<<1;
if（SDA==1）retc=retc+1;//读数据位,接收的数据位放入retc中
_Nop（）;
_Nop（）;
}
SCL=0;
_Nop（）;
_Nop（）;
return（retc）;
}
*/
/*----------------------------------------------------------------
应答子函数
原型:
voidAck_I2c（void）;
----------------------------------------------------------------*/
/*voidAck_I2c（void）
{
SDA=0;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=1;
_Nop（）;
_Nop（）;//时钟低电平周期大于4μ
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=0;//清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收
_Nop（）;
_Nop（）;
}*/
/*----------------------------------------------------------------
非应答子函数
原型:
voidNoAck_I2c（void）;
----------------------------------------------------------------*/
/*voidNoAck_I2c（void）
{
SDA=1;
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=1;
_Nop（）;
_Nop（）;//时钟低电平周期大于4μ
_Nop（）;
_Nop（）;
_Nop（）;
SCL=0;//清时钟线，钳住I2C总线以便继续接收
_Nop（）;
_Nop（）;
}
*/
/*----------------------------------------------------------------
向无子地址器件发送字节数据函数
函数原型:
bitISendByte（unsignedcharsla,ucahrc）;
功能:
从启动总线到发送地址，数据，结束总线的全过程,从器件地址sla.
如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
注意：
使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bitISendByte（unsignedcharsla,unsignedcharc）
{
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（sla）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（c）;//发送数据
if（ack==0）return（0）;
Stop_I2c（）;//结束总线
return
（1）;
}
*/
/*----------------------------------------------------------------
向有子地址器件发送多字节数据函数
函数原型:
bitISendStr（unsignedcharsla,unsignedcharsuba,ucahr*s,unsignedcharno）;
功能:
从启动总线到发送地址，子地址,数据，结束总线的全过程,从器件
地址sla，子地址suba，发送内容是s指向的内容，发送no个字节。
如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
注意：
使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bitISendStr（unsignedcharsla,unsignedcharsuba,unsignedchar*s,unsignedcharno）
{
unsignedchari;
for（i=0;i{
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（sla）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（suba）;//发送器件子地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（*s）;//发送数据
if（ack==0）return（0）;
Stop_I2c（）;//结束总线
DelayMs
（1）;//必须延时等待芯片内部自动处理数据完毕
s++;
suba++;
}
return
（1）;
}
*/
/*----------------------------------------------------------------
向无子地址器件读字节数据函数
函数原型:
bitIRcvByte（unsignedcharsla,ucahr*c）;
功能:
从启动总线到发送地址，读数据，结束总线的全过程,从器件地
址sla，返回值在c.
如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
注意：
使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bitIRcvByte（unsignedcharsla,unsignedchar*c）
{
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（sla+1）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
*c=RcvByte（）;//读取数据
NoAck_I2c（）;//发送非就答位
Stop_I2c（）;//结束总线
return
（1）;
}
/
/*----------------------------------------------------------------
向有子地址器件读取多字节数据函数
函数原型:
bitISendStr（unsignedcharsla,unsignedcharsuba,ucahr*s,unsignedcharno）;
功能:
从启动总线到发送地址，子地址,读数据，结束总线的全过程,从器件
地址sla，子地址suba，读出的内容放入s指向的存储区，读no个字节。
如果返回1表示操作成功，否则操作有误。
注意：
使用前必须已结束总线。
----------------------------------------------------------------*/
/*bitIRcvStr（unsignedcharsla,unsignedcharsuba,unsignedchar*s,unsignedcharno）
{
unsignedchari;
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（sla）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（suba）;//发送器件子地址
if（ack==0）return（0）;
Start_I2c（）;
SendByte（sla+1）;
if（ack==0）return（0）;
for（i=0;i{
*s=RcvByte（）;//发送数据
Ack_I2c（）;//发送就答位
s++;
}
*s=RcvByte（）;
NoAck_I2c（）;//发送非应位
Stop_I2c（）;//结束总线
return
（1）;
}
*/
#include"display.h"
#include"delay.h"
#defineDataPortP0//定义数据端口程序中遇到DataPort则用P0替换
//sbitLATCH1=P2^0;//定义锁存使能端口段锁存
//sbitLATCH2=P2^3;//位锁存
unsignedcharcodedofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//显示段码值0~9
unsignedcharcodedofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码
unsignedcharTempData[8];//存储显示值的全局变量
/*------------------------------------------------
显示函数，用于动态扫描数码管
输入参数FirstBit表示需要显示的第一位，如赋值2表示从第三个数码管开始显示
如输入0表示从第一个显示。
Num表示需要显示的位数，如需要显示99两位数值则该值输入2
------------------------------------------------*/
display函数：
voidDisplay（unsignedcharFirstBit,unsignedcharNum）
{
staticunsignedchari=0;
DataPort=0;//清空数据，防止有交替重影
LATCH1=1;//段锁存
LATCH1=0;
DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit];//取位码
LATCH2=1;//位锁存
LATCH2=0;
DataPort=TempData[i];//取显示数据，段码
LATCH1=1;//段锁存
LATCH1=0;
i++;
if（i==Num）
i=0;
}
/*------------------------------------------------
定时器初始化子程序
------------------------------------------------*/
voidInit_Timer0（void）
{
TMOD|=0x01;//使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
//TH0=0x00;//给定初值
//TL0=0x00;
EA=1;//总中断打开
ET0=1;//定时器中断打开
TR0=1;//定时器开关打开
}
/*------------------------------------------------
定时器中断子程序
------------------------------------------------*/
voidTimer0_isr（void）interrupt1
{
TH0=（65536-2000）/256;//重新赋值2ms
TL0=（65536-2000）%256;
Display（0,8）;
}
delay函数：
#include"delay.h"
/*------------------------------------------------
uS延时函数，含有输入参数unsignedchart，无返回值
unsignedchar是定义无符号字符变量，其值的范围是
0~255这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时
长度如下T=tx2+5uS
------------------------------------------
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