基于51单片机的模数转换AD实验设计.docx
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基于51单片机的模数转换AD实验设计
HEFEIUNIVERSITY
单片机课程综述报告
主题基于51单片机的模数转换（A/D）实验设计
姓名郭丽丽
专 业通信工程
学号1105021006
班级11级通信
（1）班
指导老师汪济洲
2014年6月2日
1.实验目的与要求
1.1实验目的
1.掌握A/D转换与单片机的接口方法
2.了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法
3.通过实验了解单片机如何进行数据采集
1.2实验要求
1.采用查询法或中断法编程进行A/D采集；
2.采集0～5V范围的电压信号（以电位器模拟被测信号），使用4位串行数码管显示0～5V数值，小数点保留三位，实现简易电压表功能。
2.实验原理
2.1电路原理图
熟悉8051的输入输出端口的使用方法,本实验的电路连接如图1所示。
图1连接电路
2.2Proteus7.4软件简介
Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：
①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。
具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。
目前支持的单片机类型有：
ARM7（LPC21xx）、8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。
③提供软件调试功能。
在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2、MPLAB等软件。
④具有强大的原理图绘制功能。
总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。
其操作界面如下图所示：
图2Proteus操作页面
2.模数转换（A/D）实验设计
ADC0809简介
ADC0809是带有8位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。
图3ADC0809的内部逻辑结构
图4ADC0809芯片
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路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存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。
ADC0809的内部逻辑结构：
由下图可知，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路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存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。
图5 ADC0809的内部逻辑结构
ADC0809各脚功能如下：
D7-D0：
8位数字量输出引脚。
IN0-IN7：
8位模拟量输入引脚。
VCC：
+5V工作电压。
GND：
地。
REF（+）：
参考电压正端。
REF（-）：
参考电压负端。
START：
A/D转换启动信号输入端。
ALE：
地址锁存允许信号输入端。
（以上两种信号用于启动A/D转换）
EOC：
转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。
OE：
输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。
CLK：
时钟信号输入端（一般为500KHz）。
A、B、C：
地址输入线。
3、实验步骤
1.Proteus软件中绘制单片机实验电路；
2.在KeilC软件中编制汇编或C程序，软件调试；
3.在Proteus中加载实验程序，观察并记录实验结果。
4、源程序代码
#include
//*******************引脚定义********************//
sbitdis_ab=P3^0;
sbitdis_clk=P3^1;
sbitCLK=P3^4;
sbitST=P3^5;
sbitEOC=P3^6;
sbitOE=P3^7;
//*****************7SEG-LED段码表****************//
UnsignedcharcodeLedTab[21]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,
0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x76,0x73,0x3e,0x00,0x40};
//************************************************//
unsignedchardatanum_1;//存储十六进制转化为两个单十六进制数的值
unsignedchardatanum_2;
unsignedchardatanum_3;
unsignedchardatanum_4;
voidDelay（unsignedintx）;
voidDispClk（void）;
voidDisplaySerial（unsignedcharx）;
voidClearLed（unsignedcharx）;
voidHexToDec（unsignedintx）;
voidmain（）
{
unsignedlongnum;
ST=0;
OE=0;
while
（1）
{
ST=1;//发高脉冲启动采样信号
ST=0;
do{CLK=!
CLK;}//提供采样时钟信号，直到采样结束为止
while（!
EOC）;
OE=1;
num=P1;//读取采样值
num=5000*num/255;//将0～#FFH采样值转化为0～5V数值（0～5000）
HexToDec（num）;//将16进制数据，转换为10进制数据，以便于数码管显示
ClearLed（4）;
DisplaySerial（num_4）;//依次从高位到低为显示采样电压值
DisplaySerial（num_3）;
DisplaySerial（num_2）;
DisplaySerial（num_1）;
Delay（30000）;//采样延时间隔，决定采样频率
}
}
//********************延时子程序********************//
voidDelay（unsignedintx）
{
unsignedintj;
for（j=0;j}
//********************************//
功能：
串行模拟时钟
注意事项：
用到delay.h中的延时子程序
形参：
无
//********************************//
voidDispClk（void）
{
dis_clk=1;Delay
（1）;
dis_clk=0;Delay
（1）;
}
//********************************//
功能：
发送一个数字到串行LED上
形参：
unsignedcharx：
0-20
//********************************//
voidDisplaySerial（unsignedcharx）
{
unsignedchari;
unsignedcharnum_serial=LedTab[x];
for（i=0;i<8;i++）
{
dis_ab=（bit）（num_serial&0x80）;
num_serial<<=1;
DispClk（）;
}
}
//********************************//
功能：
清串行LED显示
形参：
unsignedcharx=需要清显示的LED数
//********************************//
voidClearLed（unsignedcharx）
{
unsignedchari;
for（i=0;i<（x<<3）;i++）
{
DispClk（）;
dis_ab=0;
}
}
voidHexToDec（unsignedintx）//十六进制转十进制
{
num_1=x%10;//个位
x=x/10;
num_2=x%10;//十位
x=x/10;
num_3=x%10;
x=x/10;
num_4=x%10;
}
5.实验结果分析
通过改变POT-LIN原件滑片的位置即可调整输入的物理模拟量，可以发现输出的数字信号即观察LED的显示效果的不同。
通过实验，会发现：
（1）当POT-LIN原件上的滑片位置位于参考图的上方时，LED会全亮；
（2）当POT-LIN原件上的滑片位于最下方时，LED全暗；
（3）当POT-LIN原件上的滑片位于上下之间的位置时，则会有其对应的LED显示效果。
LED显示效果如下图示：
图6LED效果图
6.总结
通过此次实验，让我学习了A/D转换与单片机的接口方法。
对A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法有了深入的了解，通过实验了解单片机如何进行数据采集，锻炼了编程能力。
总的来说，经过这几个星期的单片机课程的学习，使我们对单片机有了一定的了解，老师只是引导我们入门，要想深入学习还得课下花时间自己钻研。
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