AD转换实验报告.docx
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AD转换实验报告
8292924809
基于单片机的AD转换电路
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引言
A/D转换是指将模拟信号转换为数字信号,这在信号处理、信号传输等领域具有重要的意义。
常用的A/D转换电路有专用A/D集成电路、单片机ADC模块,前者精度高、电路复杂，后者成本低、设计简单。
基于单片机的A/D转换电路在实际电路中获得了广泛的应用。
一般的A/D转换过程是通过采样、保持、量化和编码4个步骤完成的，这些步骤往往是合并进行的.当A/D转换结束时，ADC输出一个转换结束信号数据。
CPU可由多种方法读取转换结果:
a查询方式；b中断方式；cDMA方式。
通道8为A/D转换器，ADC0809是带有8为A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成.多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输出,共用A/D转换器进行转换。
三台输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据.
一个实际系统中需用传感器把各种物理参数测量出来，并转换为电信号，在经过A/D转换器，传送给计算机；微型计算机加工后，通过D/A转换器去控制各种参数量。
一、实验方案的选择与分析
1.1复位电路方案
单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
51的RST引脚是复位信号的输入端.复位电平是高电平有效持续时间要有24个时钟周期以上。
本系统中单片机时钟频率为6MHz则复位脉冲至少应为4us.
方案一：
上电复位电路
上电瞬间，RST端的的电位与Vcc相同，随着电容的逐步充电，充电电流减小,RST电位逐渐下降。
上电复位所需的最短时间是振荡器建立时间加上二个机器周期,在这段时间里，振荡建立时间不超过10ms。
如图2所示；
方案二：
外部复位电路
按下开关时，电源通过电阻对外接电容进行充电，使RES端为高电平，复位按钮松开后,电容通过下拉电阻放电,逐渐使RET端恢复低电平。
如图3所示;
方案三：
上电外部复位电路
典型的上电外部复位电路是既具有上电复位又具有外部复位电路，上电瞬间,C与Rx构成充电电路，RST引脚出现正脉冲，只要RST保持足够的高电平，就能使单片机复位.如图4所示；
方案分析与选择：
在以上3种复位电路中，上电复位电路结构简单、所用元器件较少、成本较低，在小型电路中比较常用，并且能自动复位,操作简单,很符合本电路的要求;而外部复位电路和上电外部复位电路,虽然能完成本机要求，但所用原件较多，电路较为复杂,不符合人性化要求，且需手动处理。
因此,在本次试验中选择上电复位电路。
1.2振荡源方案
在MCS—51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。
引脚XTAL1（19）、XTAL2（18）分别是此放大器的输入端和输出端
方案一:
内部方式
与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起组成一个自激振荡器。
方案二:
外部方式
外部振荡器信号的接法与芯片类型有关。
CMOS工艺的MCU其XTAL1端接外部时钟信号，XTAL2端可悬空.HMOS工艺的MCU则XTAL2端接外部时钟信号,XTAL1端须接地。
方案分析与选择：
无论是内部振荡还是外部振荡都能满足本电路对振荡源的要求，内部振荡和外部振荡相比较而言，内部振荡的完成更容易和操作,并且用简单的器件就可以实现振荡要求，可以使电路外部更人性化。
所以本次试验选择内部振荡方式。
1.3显示与键盘方案
对系统发出命令和输出显示测量结果，主要是由键盘和7段3位共阳极数码管组成.
（1）译码方法
用单片机驱动7段3位共阳极数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态（扫描）显示,按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。
方案一:
硬件译码
硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可,硬件接线有一定标准。
方案二：
软件译码
软件译码是用软件来完成硬件的功能,接线灵活，显示段码完全由软件来处理,是目前常用的显示驱动方式.
方案的分析与选择：
译码方式比较简单，软件与硬件的方式差别不大，但现在的主流方式是软件译码，而且软件译码接线比较灵活，处理简单，因此本电路选择的是软件译码.
（2）显示方式
在该单片机系统中,使用7段共阳极数码管构成3位数字显示器，段选线控制显示的数字，位选线控制显示位的亮或暗。
方案一：
静态显示
静态显示,显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不用再管,直到下一次显示数据需要更新时再传送一次数据。
方案二:
动态显示
动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据会有闪烁感，占用的CPU时间多。
方案的分析与选择：
这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感,占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。
所以,本次实验采用的是动态显示。
二、系统的硬件设计
2。
1ADC0809内部功能及引脚介绍
ADC0809八位逐次逼近式A／D转换器是一种单片CMOS器件,包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。
8路转换开关能直接连通8个单端模拟信号中的任何一个。
其内部结构如图8所示.
ADC0809没有内部时钟,必须由外部提供，其范围为10～1280kHz.典型时钟频率为640kHz。
引脚排列及各引脚的功能，引脚排列如图9所示
各引脚的功能如下：
IN0～IN7：
8个通道的模拟量输入端。
可输入0～5V待转换的模拟电压。
D0~D7：
8位转换结果输出端。
三态输出，D7是最高位，D0是最低位。
A、B、C：
通道选择端。
当CBA=000时，IN0输入；当CBA=111时，IN7输入。
ALE：
地址锁存信号输入端.该信号在上升沿处把A、B、C的状态锁存到内部的多路开关的地址锁存器中，从而选通8路模拟信号中的某一路。
START:
启动转换信号输入端.从START端输入一个正脉冲,其下降沿启动ADC0809开始转换。
脉冲宽度应不小于100～200ns。
EOC：
转换结束信号输出端。
启动A/D转换时它自动变为低电平。
OE：
输出允许端。
CLK：
时钟输入端。
ADC0809的典型时钟频率为640kHz，转换时间约为100μs。
REF（-）、REF（+）：
参考电压输入端。
ADC0809的参考电压为＋5V.
VCC、GND:
供电电源端。
ADC0809使用＋5V单一电源供电。
当ALE为高电平时，通道地址输入到地址锁存器中,下降沿将地址锁存，并译码。
在START上升沿时,所有的内部寄存器清零，在下降沿时，开始进行A/D转换，此期间START应保持低电平.在START下降沿后10us左右,转换结束信号变为低电平，EOC为低电平时，表示正在转换，为高电平时，表示转换结束。
OE为低电平时，D0~D7为高阻状态，OE为高电平时，允许转换结果输出。
2。
2键盘和显示电路
（1）键盘
本实验键盘采用4X4矩阵键盘组成.如下图所示：
（2）显示
显示部分为4个共阳极的七段数码管，4个七段共阳极数码管的a～dp字段的引脚分别由4个OC门同相驱动器驱动。
4个共阳极7段数码管如下图所示：
三、系统软件的设计及流程图
3。
1A/D转换
本实验采用的是查询方式进行转换,查询方式的流程图如下图所示：
3.2标度变换
该单片机系统中,被测量经过A/D转换，均统一为0~255二进制码，因此要把A/D转换的数码X变换成被测量的实际数值。
四、电路图及仿真效果图
本次实验的电路图如下图所示：
仿真效果图如下所示：
结论:
单片机具有体积小，功耗低，功能强，通用性好，性价比高易组装成机电仪一体化的各种智能控制设备和仪器，仪表。
面向在线应用，能针对各类控制任务的简繁灵活配置，因而能获得最佳的费效比.易于实现规划设计，避免不必要的二次开发过程,减少系统的研发费用，产品升级周期短.易于多机使用主从分布式的集散控制,提高控制系统的效率.抗干扰能力强，适应温度范围广，能在各种恶劣环境下可靠地工作。
指令精简，实用，系统设计灵活易于推广运用.
五、心得与体会
自拟。
。
.。
.。
..
附录1：
参考资料。
（1）模拟电子技术基础高等教育出版社
（2）电子测量技术电子工业出版社
（3）单片微型计算机应用与开发航空航天大学出版社
（4）MCS-51单片机实用子程序设计哈尔滨工业大学出版社
附录2：
实验源程序。
＃include〈reg51.h>
#include〈intrins.h〉
＃defineuintunsignedint
＃defineucharunsignedchar
sbitST=P2^4；
sbitOE=P2^5；
sbitEOC=P2^6;
sbitw_select1=P2^0;
sbitw_select2=P2^1；
sbitw_select3=P2^2;
sbitw_select4=P2^3；
ucharnum_1=0,num_2=0,num_3=0;
//ucharcodetable[10］=｛0x03，0x9f,0x25,0x0d,0x99，0x49,0x41,0x1f，0x01,0x09｝；
ucharcodetable[10］=｛0xC0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92,0x82,0xf8，0x80,0x90};
//ucharcodetable[10］={0x3f,0x06,0x5b，0x4f，0x66，0x6d,0x7d，0x07，0x7f，0x6f｝；
/＊＊＊＊＊****＊*******＊**＊*＊*＊＊*＊＊＊*****＊*＊＊*＊＊*＊***＊*＊＊＊******＊**＊
*名称:
Delay_1ms（）
＊功能：
延时子程序,延时时间为1ms*x
*输入：
x（延时一毫秒的个数）
＊输出:
无
＊＊＊＊*＊*＊＊*＊*＊*＊**＊＊*＊*＊***＊＊＊＊＊**＊＊＊＊＊＊**＊*＊***＊＊＊＊＊******＊*＊＊*/
voidDelay_1ms（uintx）
{
uinth，k；
//uchark;
for（h=x；h>0；h—-）for（k=20；k>0;k—-）;
｝
voidDA_change（uchark）
{floatD_value;
D_value=5*k/255;
num_1=D_value/1;//取个位值
num_2=（D_value-num_1）*10/1；//取小数点后第一位值
num_3=（（D_value-num_1）＊10-num_2）*10/1；//取小数点后第二位值
｝
/*＊＊＊**＊＊*＊*＊＊*＊*＊*****＊****＊**＊*＊*＊*＊＊*****＊＊*＊***＊***＊＊**＊***
*名称:
Display（uchark）
*功能：
将参数分成十位、个位分别显示
＊输入：
k（键盘数值）
*输出:
P0口输出七段码,P2口输出位选码
＊**＊＊**＊＊＊*＊＊*＊*＊*＊*****＊＊*＊*＊＊＊＊*＊＊*＊＊*＊＊**＊*****＊＊＊＊＊****＊＊*＊/
voidDisplay（）
{
P0=table[num_1]＆0x7f;//需显示小数点
w_select3=1;Delay_1ms
（1）;//显示5ms个位
w_select3=0；//消隐
P0=table［num_2］；
w_select2=1;Delay_1ms
（1）;//显示5ms小数点后第一位
w_select2=0;//消隐
P0=table[num_3］;
w_select1=1；Delay_1ms
（1）；//显示5ms小数点后第二位
｝
/＊＊*＊**＊*＊＊*＊**＊＊＊*＊*＊*＊＊＊＊＊＊*＊＊*＊***＊＊＊＊＊***＊*＊＊＊＊**＊*＊＊＊＊＊＊＊＊
＊名称:
Main（）
＊功能：
主函数
***＊＊＊*＊＊＊＊*＊***＊******＊******＊＊＊**＊＊＊＊＊＊**＊＊****＊*＊＊******＊*＊＊/
voidmain（void）
｛
ucharKey_Value=16；//两次读出的键值
uchargetdata；
while
（1）
｛
P2=P2&0xf0;
P0=0xff；
P3=0xff；
ST=0；//产生启动转换的正脉冲信号
ST=1;
ST=0;
while（EOC==0）；
OE=1;
getdata=P0；
OE=0;
DA_change（getdata）；
Display（）；//没有按键按下，也显示电压值
num_1=0，num_2=0,num_3=0；
｝
｝
附录3：
电路实物图
自拟…………。
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