AD转换DA转换及pwm转速测量实验.docx
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AD转换DA转换及pwm转速测量实验
工程实训实验报告
单位（二级学院）：
自动化学院
学生姓名：
张宝川
专业：
电气工程及其自动化
班级：
0831302
学号：
2013212629
实验一、数据采集_A/D转换
一、实验目的
（1）掌握A/D转换与单片机接口的方法；
（2）了解A/D芯片0809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。
（4）ADC0809引脚结构：
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。
二、实验任务
1.硬件电路设计：
设计基于单片机控制的AD转换应用电路。
AD转换芯片采用ADC0809。
ADC0809的通道IN3输入0－5V之间的模拟量，通过ADC0809转换成数字量在数码管上以十进制形成显示出来。
ADC0809的VREF接＋5V电压。
2.软件设计：
程序设计内容
（1）进行A/D转换时，采用查询EOC的标志信号来检测A/D转换是否完毕，经过数据处理之后在数码管上显示。
（2）进行A/D转换之前，要启动转换的方法：
ABC＝110选择第三通道。
ST＝0，ST＝1，ST＝0产生启动转换的正脉冲信号
图1.2ADC0809时序图
三、实验代码
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitOE=P1^0;
sbitST=P1^2;
sbitEOC=P1^1;
sbitCLK=P1^3;
sbitC1=P1^6;
sbitC2=P1^5;
sbitC3=P1^4;
unsignedchartable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
unsigneddate;
voiddelay（unsignedintz）
{
unsignedinti,j;
for（i=z;i>0;i--）
for（j=110;j>0;j--）;
}
voiddisplay（unsignedintx）
{
P2=0xfe;
P0=table[x/100];
delay（10）;
P0=0x00;
P2=0xfd;
P0=table[x/10%10];
delay（10）;
P0=0x00;
P2=0xfb;
P0=table[x%10];
delay（10）;
P0=0x00;
}
voidmain（）
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-900）/256;
TL0=（65536-900）%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
C1=0;
C2=1;
C3=1;
while
（1）
{
ST=0;
ST=1;
ST=0;
delay
（2）;
while（!
EOC）
display（date）;
OE=1;
date=P3;
OE=0;
}
}
voidtimer0（）interrupt1
{
TH0=（65536-900）/256;
TL0=（65536-900）%256;
CLK=~CLK;
}
四、实验结果
实验二、D/A转换及数字式波形发生器
一、实验目的
1、熟悉DAC0832内部结构及引脚。
2、掌握D/A转换与接口电路的方法。
3、通过实验了解单片机如何进行波形输出。
二、D/A转换器的主要性能参数
（1）分辨率：
该参数是描述D/A转换对输入变量变化的敏感程度。
具体指D/A转换器能分辨的最小电压值。
分辨率的表示有两种：
最小输出电压VLSB（输入数字只有最低位为1）与最大输出电压输入数字全为1）的比值来表示
用输入端待进行转换的二进制数的位数来表示，位数越多，分辨率越高。
分辨率的表示式为：
分辨率=Vref/2位数或分辨率=（V+ref+V-ref）/2位数
若Vref=5V，8位的D/A转换器分辨率为5/256=20mV。
（2）转换时间：
指数字量输入到模拟量输出达到稳定所需的时间。
一般电流型D/A转换器在几秒到几百微秒之内；而电压型D/A转换器转换较慢，取决于运算放大器的响应时间。
（3）转换精度：
指D/A转换器实际输出与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位。
如：
±1/2LSB表示，当D/A分辨率为20mV，则精度为±10mV.
（4）线性度：
当数字量变化时，D/A转换器输出的模拟量按比例变化的程度。
线性误差——模拟量输出值与理想输出值之间偏离的最大值。
三、实验内容
1.AT89C51控制DAC0832实现数/模转换（D/A）转换。
从单片机输出数据到DAC0832，经其转换成模拟量输出。
2.设计一个由单片机控制的信号发生器。
运用单片机系统控制产生多种波形，这些波形包括方波、三角波、锯齿波、正弦波等。
信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。
并可通过软件任意改变信号的波形。
基本要求：
① 产生三种以上波形。
如正弦波、三角波、矩形波等。
②最大频率不低于 500Hz。
并且频率可按一定规律调节。
③幅度可调，峰峰值在0~5V之间变化。
扩展要求：
产生更多的频率和波形。
四、实验代码
#include
sbitkey1=P1^0;
sbitkey2=P1^3;
sbitkey3=P1^6;
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
voidsanjiaobo（）;
voidfangbo（）;
voidjuchibo（）;
voidmain（）
{
P1=0xff;
while
（1）
{
if（key1==0）
sanjiaobo（）;
if（key2==0）
fangbo（）;
if（key3==0）
juchibo（）;
}
}
voidsanjiaobo（）
{
unsignedinti;
charflag=0;
P2=0;
while
（1）
{
if（flag==0）
{
for（i=0;i<10;i++）;
P2+=1;
if（P2>=255）flag=1;
}
if（flag==1）
{
for（i=0;i<10;i++）;
P2-=1;
if（P2==0）flag=0;
}
}
}
voidfangbo（）
{
unsignedinti;
while
（1）
{
for（i=0;i<1000;i++）;
P2=255;
for（i=0;i<1000;i++）;
P2=0;
}
}
voidjuchibo（）
{
unsignedinti;
charflag=0;
P2=0;
while
（1）
{
if（flag==0）
{
for（i=0;i<10;i++）;
P2+=1;
if（P2>=255）
flag=1;
}
if（flag==1）
{
P2=0;
if（P2==0）
flag=0;
}
}
}
五、实验结果
实验三、基于旋转编码器的转速测量
一、实验目的
1.了解编码器工作原理
2.掌握编码器速度检测的方法；
二、编码器工作原理
绝对脉冲编码器:
APC
增量脉冲编码器:
SPC
两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件
旋转编码器分为单路输出和双路输出两种：
单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，
双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。
编码器电路外接74HC74的作用
74HC74在旋转编码器旋转时输出两路正交脉冲A、B，为了判断旋转编码器旋转方向，用74HC74做鉴相器。
A作为时钟脉冲接入74HC74，B作为D接入74HC74，理论上74HC74应该在A的上升沿判断B状态，如果B为低电平，则输出Q为低电平，说明旋转编码器正转；如果B为高电平，则输出Q为高电平，说明旋转编码器反转。
因为A、B是正交脉冲，只要旋转编码器旋转方向不变，74HC74的输出Q就应该维持高电平或低电平状态。
三、实验内容
1.根据旋转编码器的工作原理，设计基于旋转编码器的速度检测原理图；
2.利于实验室提供的单片机最小系统，设计位置检测、速度检测系统的应用电路；画出系统框图；
3.编写相关程序,实现对位置及转速的测量，并显示；
四、实验代码
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitIN1=P1^0;
sbitIN2=P1^1;
sbitENA=P1^2;
sfrldata=0x80;
sbitdula=P2^6;
sbitwela=P2^7;
sbitq1=P3^4;
bitbit_0;
uintcount_N,count_N1,count_N2;
uintcount_n8;//计数值
ucharT_N=20;
ucharT_N1=3;
voidmsplay（uchar,uchar）;
voidINT_0_Init（）;
voidTimer0_Init（）;
voidMotor_Init（）;
ucharcodex1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f,0x40,0x7c,0x39,0x5e,0x3e,0x48};
ucharcodex2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
ucharcodex3[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
ucharcodex4[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
voiddelay（uintz）//延时函数
{
uintx;
for（x=z;x>0;x--）;
}
voidMotor_Init（）
{
ENA=1;
IN1=1;
IN2=0;
}
voidINT_0_Init（）
{
IT0=1;
EX0=1;
}
voidTimer0_Init（）
{
TMOD=0X11;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
voidmain（）
{
uchark5,k4,k3,k2,k1,k0,k6;
INT_0_Init（）;
Timer0_Init（）;
while
（1）
{
k0=0x0e;
k1=0x0f;
if（!
q1）
{
k6=0;
}
else
{
k6=10;
}
if（!
bit_0）
{
k2=count_N%10000/1000;
k3=count_N%1000/100;
k4=count_N%100/10;
k5=count_N%10;
bit_0=1;
}
msplay（k0,0）;
msplay（k1,1）;
msplay（k6,3）;
msplay（k2,4）;
msplay（k3,5）;
msplay（k4,6）;
msplay（k5,7）;
}
}
voidint_0（）interrupt0
{
count_n8++;
}
voidtimer0（）interrupt1
{
TR0=0;
TH0=（65536-45000）/256;
TL0=（65536-45000）%256;
T_N--;
if（0==T_N）
{
count_N2=count_n8;
count_N=27.952*count_N2;
bit_0=0;
count_n8=0;
T_N=20;
}
TR0=1;
}
voidmsplay（uchary1,uchary2）
{
ldata=x1[y1];
if（y2==6）
{
ldata=ldata|0x80;
}
dula=1;
dula=0;
delay
（1）;
ldata=x3[y2];
wela=1;
wela=0;
delay
（1）;
ldata=0x00;
dula=1;
dula=0;
delay
（1）;
ldata=0x0ff;
wela=1;
wela=0;
delay
（1）;
}
五、实验结果
实验四、基于51系列单片机控制的直流电机PWM调速
一、实验目的
1．掌握脉宽调制（PWM）的方法。
2．用程序实现脉宽调制，并对直流电机进行调速控制。
二、脉宽调制（PWM）基本原理
控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
利用51单片机产生PWM脉冲思路：
需要用到内部定时器来实现，可用两个定时器实现，也可以用一个定时器实现。
用两个定时器的方法是用定时器T0来控制频率，定时器T1来控制占空比。
编程思路是这样的：
T0定时器中断让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1是让IO口输出低电平，这样改变定时器T0的初值就可以改变频率，改变定时器T1的初值就可以改变占空比。
L298N为SGS-THOMSONMicroelectronics所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片（DualFull-BridgeDriver），内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号。
三、实验内容：
1.利用实验室提供的单片机应用系统及直流电机驱动电路板，编制控制程序，实现直流电机PWM调速控制。
四、实验代码
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodeLEDData[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
sbitIN1=P1^0;
sbitIN2=P1^1;
sbitENA=P1^2;
sbitKey1=P3^5;
sbitKey2=P3^6;
sbitKey3=P3^7;
uintVelocity1=50;
uintcount=50;
uinttime=100;
uintcount1=0;
uinttime1=0;
uintvelocity=0;
uintm=0;
voiddelayms（uintms）
{
uchari;
while（ms--）
for（i=0;i<120;i++）;
}
voiddisplay（uintresult）
{
P2=0xf7;
P0=LEDData[result%100%10];
delayms
（2）;
P0=0x00;
P2=0xff;
P2=0xfb;
P0=LEDData[result%100/10];
delayms
（2）;
P0=0x00;
P2=0xff;
P2=0xfd;
P0=LEDData[result/100];
delayms
（2）;
P0=0x00;
P2=0xff;
}
voidInit（）
{
ENA=1;
IN1=0;
IN2=1;
IT0=1;
EX0=1;
TMOD=0x11;
TL0=（65536-5）/256;
TH0=（65536-5）%256;
TR0=1;
ET0=1;
TH1=（65536-50000）/256;
TL1=（65536-50000）%256;
TR1=1;
ET1=1;
EA=1;
}
voidKeyScan（）
{
if（Key1==0）
{
delayms（5）;
if（Key1==0）
{
Velocity1++;
while（!
Key1）;
}
}
if（Key2==0）
{
delayms（5）;
if（Key2==0）
{
Velocity1--;
while（!
Key2）;
if（Velocity1==0）
Velocity1=1;
}
}
if（Key3==0）
{
delayms（5）;
if（Key3==0）
{
IN1=~IN1;
IN2=~IN2;
while（!
Key3）;
}
}
}
voidmain（）
{
Init（）;
while
（1）
{
KeyScan（）;
display（velocity）;
}
}
voidInt0（）interrupt0
{
count1++;
}
voidtimer0（）interrupt1
{
TR0=0;
TL0=（65536-5）/256;
TH0=（65536-5）%256;
count--;
if（count==0）
{
ENA=0;
count=1;
}
time--;
if（time==0）
{
ENA=1;
time=100;
count=Velocity1;
}
TR0=1;
}
voidtimer1（）interrupt3
{
TH1=（65536-50000）/256;
TL1=（65536-50000）%256;
time1++;
if（time1==20）
{
if（count1!
=0）
{
m=count1;
}
time1=0;
velocity=（uint）（（m*60.0）/（24.0*1.0））;
count1=0;
}
}
五、实验结果
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