A D转换及多位数码显示实验.docx
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AD转换及多位数码显示实验
课程：
微处理器原理与应用
课时：
4学时
教学环境：
单片机实验室
教学方法：
讲解相关内容，指导学生实验
实验四A/D转换及多位数码显示实验
一、目的、任务和要求
1.1实验目的
1.掌握8051单片机控制的多位数码显示器电路的设计方法、程序结构和编程方法。
2.掌握LED动态扫描显示器的扫描方法和程序结构，同时进一步掌握单片机扩展I/O接口、定时中断的应用和编程方法。
3.掌握8051单片机控制的A/D转换电路的硬件设计、程序结构和编程方法。
4.掌握ADC0809芯片的工作原理和完成A/D转换的三种等待工作方式以及三种工作方式下的硬件电路和程序结构的设计方法
1.2实验任务
搭建一个单片机控制的A/D转换及多位数码显示电路，编写并调试通过一个能实现单路A/D转换和数码显示的程序。
本实验采用七段LED数码管来显示A/D转换后的数值。
1.3实验要求
通过利用8051单片机的并行扩展功能和采用ADC0809芯片，搭建一个A/D转换电路，采用七段LED数码管来显示A/D转换后的数值。
设计并调试通过相应的程序。
二、实验设备和器件
2.1实验设备
（1）微型计算机（PC机）（装配相关软件），
（2）单片机实验箱或开发板。
2.2电路元器件
本实验采用Protues仿真软件搭建一个简单的单片机系统电路，进行电路仿真分析，不需要实际的元器件。
若实验采用实验箱或万能板（或面包板）搭建电路，则需要如下元器件：
ADC0809，74LS02，10kΩ电位器、七段LED数码管，74HC595、三极管9013、LED限流电阻、软导线等。
学生可自己在课后搭建电路进行实验，并与仿真实验比较。
三、实验内容及步骤
3.1参考电路与程序代码
1．单片机控制ADC0809芯片的A/D转换参考电路
该电路图是在80C51单片机最小系统的基础上，通过并行总线扩展ADC0809芯片，再将电位器的输出模拟电压信号接ADC0809的模拟信号输入端，同时采用扩展的方法接入一个多位7段LED数码显示器。
如图6.1所示。
如图6.1（A）所示，8051数据线P0.1~P0.7连接0809数据口OUT8~OUT0，8051地址线P2.0~P2.2连接0809模拟输入信号的地址线ADDA~ADDC，8051地址线P2.7与读写控制线/RD、/WR通过或非门芯片74LS02连接0809的启动转换信号START、模拟输入端地址锁存信号ALE和转换输出控制端OE，0809的外接时钟信号CLOCK由8051单片机的ALE信号提供，0809的AD转换结束信号EOC接8051的P3.5脚（查询方式用）。
AD转换后的数据由8051串口和串并转换芯片74HC595送至LED数码管的段码数据线，8051的P1.0~P1.4脚作为位数据线经过三极管驱动器连接数码管的阳极。
也可以如图6.1B所示，ADC0809和数码显示电路都通过并行总线来扩展，由于8051总线是数据地址复用总线，当地址空间紧缺时可用74LS373芯片来完成总线解复用和增加一些地址空间。
2．单片机控制ADC0809芯片的AD转换电路的参考程序代码
（1）图6.1（A）电路的参考程序代码
PORT7EQU7FFFH；通道7启动地址
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0100H
START:
MOVSCON,#00H
MOVR3,#50；设置显示循环变量的初值
LOOP:
NOP
MOVDPTR,#PORT7
MOVX@DPTR,A；启动通道7
MOVR2,#250
DJNZR2,$；等待方式读
MOVXA,@DPTR；读AD转换结果
MOVB,#100；以下完成二－十进制转换
DIVAB
MOV30H,A；存百位
MOVA,#10
XCHA,B
DIVAB
MOV31H,A；存十位
MOV32H,B；存个位
NOP
DISP:
LCALLDL0；延时6ms左右
MOVA,30H；取百位数送显
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR；转换成段码
CLRP3.2
MOVSBUF,A；低位先发，送出百位段码
JNBTI,$
CLRTI
SETBP3.2；锁存输出
MOVP1,#02h
LCALLDL0
MOVA,31H；取十位数
MOVCA,@A+DPTR
CLRP3.2
MOVSBUF,A；低位先发，送出十位段码
JNBTI,$
CLRTI
SETBP3.2
MOVP1,#04H
LCALLDL0
MOVA,32H；取个位数
MOVCA,@A+DPTR
CLRP3.2
MOVSBUF,A；低位先发，送出个位段码
JNBTI,$
CLRTI
SETBP3.2
MOVP1,#08H
DJNZR3,DISP；循环显示50次
MOVR3,#50；约1秒AD采样一次
LJMPLOOP
DL0：
:
MOVR0,#6；延时6ms左右
DL1:
MOVR1,#2
DL2:
MOVR2,#250
DJNZR2,$
DJNZR1,DL2
DJNZR0,DL1
RET
TAB：
DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H
DB90H，88H，83H，0C6H，0A1H，86H，8EH，8CH，0FFH
END
（2）图6.1（B）电路的参考程序代码
PORTEQU0CFA0H；EL-MUL-Ⅲ型实验箱通道0启动地址
ORG0000H
LJMPSTART
ORG4100H
START：
MOVDPTR，#PORT
MOVX@DPTR，A；启动通道0
MOVR0，#0FFH
DJNZR0，$；延时等待
MOVXA，@DPTR；读结果
MOVR1，A
DISP：
MOVA，R1；从R1中取转换结果
SWAPA；分离高四位和低四位
ANLA，#0FH；并依次存放在50H到51H中
MOV50H，A
MOVA，R1
ANLA，#0FH
MOV51H，A
DISP2：
MOVDPTR，#0CFE9H；CFE9H是8279控制口地址
MOVA，#90H
MOVX@DPTR，A；写显示RAM命令字
DISP3：
MOVR0，#50H；R0存放待显数字的存储地址
MOVR1，#02H；R1存放待显数字的位数
MOVDPTR，#0CFE8H；CFE8H是8279数据口地址
DL0：
MOVA，@R0
ACALLTABLE；转换为显码
MOVX@DPTR，A；送显码输出
INCR0
DJNZR1，DL0
SJMPDEL1；转入延时
TABLE：
INCA
MOVCA，@A+PC
RET
DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H
DB7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H
DEL1：
MOVR6，#255；延时一段时间使显示更稳定
DEL2：
MOVR5，#255
DEL3：
DJNZR5，DEL3
DJNZR6，DEL2
LJMPSTART；循环，再开始取样。
END
3．单片机控制ADC0809芯片的AD转换电路的参考程序结构
（图6.1A电路的参考程序代码）（图6.1B电路的参考程序代码）
4.深入实验问题（学生独立完成）
（1）对于图6.1（A），电位器的输出信号AN0改接0809的ADIN1，试修改程序并加以验证。
（2）对于图6.1（A），若ADDC、ADDB、ADDA及74LS02的6/2脚分别接P2.4，P2.5，P2.6和P2.7，试列出IN0、IN1、IN2和IN7的写数据（启动转换）和读数据的外部地址。
四、实验报告要求与考核标准
1、实验报告要求
（1）按照实验任务画出电路图、程序流程图，写出程序代码和运行现象。
（2）若将延时等待方式分别改为中断方式和查询方式，试修改硬件电路图和编写程序代码。
（3）说明以十六进制数显示和以十进制数显示的两种程序代码的异同点。
（4）结合实际电路，说明动态扫描的扫描周期和每一位数码管显示停留的时间长度。
（5）结合程序流程图，说明显示缓冲区的地址空间、存储内容和刷新情况。
（6）说明七段LED数码管共阴极与共阳极电路在硬件连接、位扫描码和字段码方面的异同点。
（7）说明6位显示和4位显示的程序代码不同点。
2、实验考核标准
序号
考核内容
权重
评分摘要
扣分标准
得分
1
电路设计
软件仿真电路（20分）
画错接线
2分／个
画错元件
2分／个
仿真出错
3分／个
实际电路连线（15分）
接线错误
3分／个
2
软件设计
程序编辑（10分）
编辑不规范
2分／个
程序编译（10分）
编译出错
2分／个
功能完整（15分）
功能出错
3分／个
3
安全与纪律
安全操作（15分）
违规操作
5分/次
实验纪律（10分）
违纪
5分/次
4
综合考核
综合（5分）
5
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