微机实验及课程设计——数模与模数转换

东南大学
《微机实验及课程设计》
实验报告
实验八数模与模数转换
姓名：学号：
专业：实验室：计算机硬件技术实验时间：2010年06月1日报告时间：2010年06月2日评定成绩：审阅教师：
一. 实验目的与内容
1）了解数/模转换器的基本原理，掌握DAC0832 芯片的使用方法；
2）了解模/数转换器的基本原理，掌握ADC0809 芯片的使用方法。

二. 基本实验原理
（1）D/A 转换
① 8 位D/A 转换器DAC0832 的口地址为290H，输入数据与输出电压的关系为：
（UREF 表示参考电压,N 表示数数据），这里的参考电压为PC 机的+５V 电源。

②产生锯齿波只须将输出到DAC0832 的数据由0 循环递增，产生正弦波可根据正弦函数建一个下弦数字量表，取值范围为一个周期，表中数据个数在16 个以上。

电路连接如下图所示：
图1
产生锯齿波和正弦波的程序流程图如下所示：
（2）A/D 转换
① ADC0809 的IN0 口地址为298H，IN1 口地址为299H。

② IN0 单极性输入电压与转换后数字的关系为：
其中Ui 为输入电压，UREF 为参考电压，这里的参考电压为PC 机的+５V 电源。

③一次A/D 转换的程序可以为:
MOV DX,口地址
OUT DX,AL ；启动转换
；延时
IN AL,DX ；读取转换结果放在AL 中
电路连接如下图所示：
图2 程序流程图（含子程序流程图）如下所示：
(3)A/D转换曲线绘制流程图如下所示：
三. 方案实现与测试
(一)、获取TPC 扩展卡 I/O 和存储基地址
直接在windows 下利用控制面板查看占用的存储和中断资源，可知：
TPC设备内存范围： FDDFF000—FDDFF0FF
接口芯片输入输出范围： BC00—BCFF
TPC设备输入输出范围: B800—B87F
接口芯片内存范围： FDC00000—FDCFFFFF
(二)、DAC 实验电路原理如图1所示，DAC0832 采用单缓冲方式，具有单双极性输入端（图中的Ua、Ub）。

进入DEBUG 调试，输出命令（O 290 数据）输出数据给DAC0832，用万用表测量单极性输出端Ｕa 及双极性输出端Ｕb 的电压，验证数字与电压之间的线性关系。

实验现象：进入DEBUG调试，输出命令O B810 FF,用示波器观察单极性输出端Ua的电压，为从接地的0跳至大约-5V。

输出命令O B810 80,用示波器观察，电压跳至大约原来的一半。

同样，观察双极性输出端Ub的电压，输出数值的模与单极性的相同，符号相反。

可得出结论：数字与电压之间存在线性关系。

（三）、分别编程产生锯齿波、正弦波电压波形（从Ub 输出，用示波器观察）。

1)锯齿波参考程序见0832_sawtooth.asm
主要程序片段如下：
lll: mov al,cl
out dx,al
inc cl ;cl 加1
inc cl
inc cl
inc cl
inc cl
inc cl
inc cl
push dx
mov ah,06h ;判断是否有键按下
mov dl,0ffh
int 21h
pop dx
jz lll ;若无则转LLL
mov ah,4ch ;返回DOS
int 21h
程序分析：此片段中存在push dx 和pop dx两条指令，为了不影响地址的值，因为在判断是否有键按下时，使用了dl的空间，改变了里面的值，所以需要保存地址的值，进行入栈出栈。

产生锯齿波的原因是每显示一次值加7，当加到256时，即cl=1111时，向ch进位，cl又从0开始计数，于是产生锯齿波。

2)正弦波参考程序见0832_sinewave.asm
主要程序片段如下：
ll: mov si,offset sin ;置正弦波数据的偏移地址为SI
mov bh,32 ;一组输出32 个数据
lll: mov al,[si] ;将数据输出到D/A 转换器
mov dx,io0832a
out dx,al
mov ah,06h
mov dl,0ffh
int 21h
jne exit
mov cx,1
delay:
loop delay ;延时
inc si ;取下一个数据
dec bh
jnz lll ;若未取完32 个数据则转lll
jmp ll
程序分析：此程序是将一个周期的数据存入一个数组中，再周期性地重复地取值，画出正弦波。

本程序加了一个延时，注意了时序问题。

（四） ADC 实验电路原理图如图2，通过实验台左下角电位器RW1 输出0～5Ｖ直流电压送入ADC0809通道0(IN0)，利用debug 的输出命令启动Ａ/Ｄ转换器，输入命令读取转换结果，检查硬件是否正常，验证输入电压与转换后数字的关系。

启动IN0 开始转换: O 0C818 0；读取转换结果: I 0C818。

调试：连接好电路后，输入指令：O B818 0 ; I B818，观察显示的结果。

再转动电位器，再重复输入命令，观察显示的结果，发现输出的值会随着电位器的变化而变化。

用示波器读取输入的电压值，观察大致
满足关系：。

（五）编程采集IN0 输入的电压，在屏幕上显示出转换后的数据（用16 进制数）。

参考程序见0809_io.asm
程序分析：送值至转换器转换与前面分析相同，主要是如何将转换的值显示在显示屏上。

in al,dx ;从A/D 转换器输入数据
分别显示高四位与低四位：
mov bl,al ;将AL 保存到BL
mov cl,4
shr al,cl ;将AL 右移四位，使AL只保持高四位的值
call disp ;调显示子程序显示其高四位
mov al,bl
and al,0fh ;进行与运算，只保留低四位的值，高位为0
call disp ;调显示子程序显示其低四位
调用显示子程序：
mov dl,al
cmp dl,9 ;比较DL 是否>9
jle ddd ;若不大于则为'0'~'9',加30h 为其ASCII 码
add dl,7 ;否则为'A'~'F',再加7
ddd: add dl,30h ;显示
mov ah,02
int 21h
此程序加了回车符程序，用02号功能实现，赋给DL于20H，显示回车。

同样也有判断是否有键按下的程序，用到DX入栈出栈的方法。

实验现象：观察到旋动电位器，会使显示在显示屏上的值不断改变。

(六) 将JP3 的1、2 短接，使IN1 处于双极性工作方式，并给IN1 输入一个低频交流信号（幅度为±５Ｖ），编程采集这个信号数据并在屏幕上显示波形。

参考程序见0809_crt.asm
没有用IN1,仍用IN0,可看到如下现象：
程序分析：送值至转换器转换与前面分析相同，主要是如何将转换的值以图像方式显示在显示屏上。

以CX的值为横坐标，以DX的值为纵坐标。

在读入数值前加入延时，是考虑到时序问题。

in al,dx ;读入数据
mov ah,0
mov dx,368 ;dx 为纵坐标
sub dx,ax
此程序片段的效果是：绘点的纵坐标会随着输入数据的变化而变化。

下面的片段是对横坐标的处理：
cmp cx,639 ;一行是否满
jz start ;是则转start
inc cx ;继续画点
实验现象：旋转电位器会发现显示在屏幕上的线会上下移动。

因为采样的时间间隔太短，致使显示的是一条直线，没有明显的上下波动。

四．提高与创新研究
在最后一个实验中，由于采样时间短，手动的速度无法与采样时间相比，且没有给IN1输入低频交流信号，所以无法看到完整波形，需要加大采样时间。

将IN1连接一个8253起分频作用，让显示器显示该方波。

在延时程序中加入如下形式的延时：
ZZZ: mov cx,0
ZZ: loop ZZ
dec bx
jne ZZZ
实验现象：观察到显示屏上显示该方波。

并且显示速度较慢。

五．分析与总结
1、具体实验分析见各部分的调试实验分析。

2、硬件是基础，做实验时要首先检查硬件设备是否可用，保证后续实验的可检测性。

3、在实验中应不要带电接线、插拔芯片;插拔接线时轻微转动,便于插拔。

4、在实验中学会使用示波器、万用表、逻辑笔观察、测量。