基于51单片机的模数转换(AD)实验设计

HEFEI UNIVERSITY

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

目录

1.实验目的与要求 (1)

1.1实验目的 (1)

1.2实验要求 (1)

2.实验原理 (1)

2.1电路原理图 (1)

2.2 Proteus7.4 软件简介 (2)

3、实验步骤 (5)

4、源程序代码 (5)

5. 实验结果分析 (10)

6.总结 (10)

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

2.2 Proteus7.4 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Keil C51 uVision2、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2 Proteus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3 ADC0809的内部逻辑结构

图4 ADC0809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5ADC0809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Keil C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********************//

sbit dis_ab=P3^0;

sbit dis_clk=P3^1;

sbit CLK=P3^4;

sbit ST=P3^5;

sbit EOC=P3^6;

sbit OE=P3^7;

//*****************7SEG-LED段码表****************//

Unsigned char code

LedTab[21]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77, 0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x76,0x73,0x3e,0x00, 0x40};

//************************************************//

unsigned char data num_1; //存储十六进制转化为两个单十六进制数的值

unsigned char data num_2;

unsigned char data num_3;

unsigned char data num_4;

void Delay(unsigned int x);

void DispClk(void);

void DisplaySerial(unsigned char x);

void ClearLed(unsigned char x);

void HexToDec(unsigned int x);

void main()

{

unsigned long num;

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********************//

void Delay(unsigned int x)

{

unsigned int j;

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

//********************************//

void DispClk(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：unsigned char x：0-20

//********************************//

void DisplaySerial(unsigned char x)

{

unsigned char i;

unsigned char num_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：unsigned char x = 需要清显示的LED数

//********************************//

void ClearLed(unsigned char x)

{

unsigned char i;

for(i=0;i<(x<<3);i++)

{

DispClk();

dis_ab=0;

}

}

void HexToDec(unsigned int x) //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6 LED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。