AD转换与DA转换实验
实验七 DA与AD转换
实验七D/A与A/D转换专业：微电子学姓名：【实验目的】1．学习D/A转换的基本原理和D/A转换芯片DAC0832的性能及编程方法。
2．了解单片机系统中扩展D/A转换芯片的基本方法。
3．学习A/D芯片ADC0809的转换性能及编程方法。
4．了解A/D转换芯片与写单片机的接口方法。
5．通过实验掌握单片机进行数据采集的方法。
【实验原理】1.D/A 转换是把数字量转换成模拟量的变换，从D/A 输出的是模拟信号。
实验程序一是通过在D/A的输入端送入有一定规律的数字量，在输出端产生锯齿波、三角波、正弦波的波形，通过示波器观察来直观地了解D/A的转换功能。
产生锯齿波、三角波只需由A存放的数字量（送入D/A的输入寄存器）的增减来控制；要产生正弦波，较简单的方法是造一张正弦数字量的表，取值范围为一个周期，采样点愈多，精度愈高。
如果电压幅值为M，D/A 转换器的位数是N 位，那么其精度计算公式为：M/（2N-1）。
图6-1 D/A转换逻辑例如，D/A转换器的位数是8位，电压幅值为5V，则转换精度为，5/（28-1）= 0.0196（V）在EL-8051-III实验台上DAC0832与单片机的连接图6-1所示。
由图可以看出，输入寄存器占偶地址端口（A0＝0），DAC 寄存器占较高的奇地址端口（A0=1）。
两个寄存器均对数据独立进行锁存。
要把一个数据通过0832输出，要经两次锁存。
典型的程序如下：MOV DPTR, #PORTMOV A , #DATAMOVX @DPTR,AINC DPTRMOVX @DPTR,A其中，第二次写入是一个虚拟写的过程，其目的是产生一个/WR信号，启动D/A。
2．A/D转换是把模拟量转变为数字量的变换。
A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。
本实验用的是ADC0809属逐次逼近法A/D转换器，是八位的A/D转换器。
AD,DA转换实验
的启动信号“ STR”是由控制计算机定时输出方波来实现的。
这里用
＃定时器的输出，通过“OUT1”排针引出，方波周期＝定时器时常×2。
芯片输入选通地址码A、B、C为“1”状态，选通输入通道IN7；通过单次阶A/D转换器输入－5V ~ +5V的模拟电压；系统定时器定时1ms输出方波转换器，并将A/D转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。
OUT1
OUT2
图 1.1-3
以上电路是TLC7528双极性输出电路，输出范围－5V ~ +5V。
“W101”和“ W102”
路的调零电位器，实验前先调零，往TLC7528的A口和B口中送入数字量80H 和“W102”电位器，用万用表分别测“ OUT1”和“OUT2”的输出电压，应在0mV 实验内容：
编写实验程序，实现D/A转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。
:
1.实验名称、实验目的、实验设备、实验原理及内容由教师确定，实验前学生填好；
2.实验步骤、实验结果及分析由学生记录实验的过程，包括操作过程、实验结果、遇到哪些问题以及如何
解决等；
3.实验总结由学生在实验后填写，总结本次实验的收获、未解决的问题以及体会和建议等。
AD与DA转换试验
电子科技大学中山学院学生实验报告院别：电子信息学院课程名称：微处理器实验学号无线技术14姓名班级日月252016年11实验名称实验时间转换实验与D/AA/D成绩教师签名批改时间报告内容一、实验目的和任务1、熟悉A/D转换和D/A转换的基本原理。
2、掌握单片机内部A/D转换器的特性及程序控制方法。
3、掌握利用PWM技术实现D/A转换的原理及程序控制方法。
二、实验原理简介A/D转换器（ADC）的作用是实现模拟量到数字量的线性转换，常用A/D转换器类型包括双积分型和逐次逼近型。
双积分型A/D转换器的优点是转换精度高，抗干扰性能好，缺点是转换速度慢。
逐次转换器速度较快，精度略低于双积分型。
A/D逼近型STC12C5A60S2单片机内部自带8路10位逐次逼近型A/D转换器，可在程序控制下，将ADC0~ADC7（与P1口引脚复用）中任何一路模拟输入转换为等比例的10位数字量。
为便于程序控制，STC12C5A60S2新增多个与A/D转换器相关的特殊功能寄存器（SFR），常用寄存器的功能及各位含义如下：P1ASF：模拟功能控制寄存器（字节地址为9DH）I/O口；0时，P1.i位用作普通Di P1ASF的位设为 ADCi模拟输入引脚。
1时，P1.i 位用作 P1ASF的Di位设为ADC_CONTR：ADC控制寄存器（字节地址为BCH）ADC_POWER用于A/D转换器电源控制，设为0时，关闭A/D转换器电源，设为1时，开启A/D转换器电源。
开启A/D转换器电源；SPEED1、SPEED0用于A/D转换速度设置，设为00/01/10/11时，A/D转换分别需要540/360/180/90个时钟周期；ADC_FLAG为转换结束标志位，A/D转换完成后ADC_FLAG自动置1（需通过程序清0）；ADC_START用于A/D转换启动控制，设为1时，开始A/D转换（转换结束后ADC_START自动清0）；CHS2、CHS1、CHS0用于模拟输入通道选择，其8种组合分别对应选择ADC0~ADC7通道。
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六AD转换实验和DA转换实验嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个非常有趣的话题——AD转换实验和DA转换实验。
你们知道这两个实验是干什么的吗？别着急，我会一一给大家解释的。
我们来说说AD转换实验。
AD转换实验，顾名思义，就是把模拟信号(Analog Signal)转换成数字信号(Digital Signal)。
在我们的日常生活中，有很多东西都是模拟信号，比如收音机、电视机、电话等等。
而数字信号呢，就是我们现在用的手机、电脑等电子设备上的信号。
那么，为什么要把模拟信号转换成数字信号呢？原因很简单，因为数字信号可以更方便地存储、传输和处理。
而且，数字信号还可以进行各种复杂的计算和分析，这对于科学家和工程师来说是非常有用的。
现在，我们来举个例子说明一下AD转换实验的过程。
假设我们有一个模拟信号，它的频率是50Hz,振幅是100V,采样频率是1000Hz。
我们要把这个模拟信号转换成数字信号，首先需要确定一个分辨率，也就是每个采样点代表的电压值。
比如我们可以选择2V作为每个采样点的电压值。
然后，我们需要对模拟信号进行采样，也就是在每个时间点上测量一下电压值。
这样，我们就得到了一个数字信号。
接下来，我们还需要对这个数字信号进行量化，也就是把连续的电压值离散成一系列的数字。
我们还需要对这个数字信号进行编码，以便于存储和传输。
好了，现在我们来说说DA转换实验。
DA转换实验，顾名思义，就是把数字信号(Digital Signal)转换成模拟信号(Analog Signal)。
这个过程其实和AD转换实验相反。
我们需要先确定一个分辨率，然后对数字信号进行采样，接着对采样得到的数据进行量化和编码，最后再把这些数据还原成模拟信号。
DA转换实验在很多领域都有广泛的应用，比如音频处理、图像处理、通信系统等等。
特别是在音频处理方面，DA转换实验可以帮助我们把数字音频文件转换成模拟音频设备可以播放的格式。
这样一来，我们就可以用手机或者电脑播放高保真的音乐了！AD转换实验和DA转换实验是非常重要的概念。
实验一 AD和DA转换
实验一A/D与D/A转换一、实验目的1．通过实验了解实验系统的结构与使用方法；2．通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。
二、实验设备1．THTJ-1型计算机控制技术实验箱2．THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3．PC机1台(含上位机软件“THTJ-1”)三、实验内容1．输入一定值的电压，测取模数转换的特性，并分析之；2．在上位机输入一十进制代码，完成通道的数模转换实验。
四、实验步骤1. 启动实验台的“电源总开关”，打开±5、±15V电源。
将“阶跃信号发生器”单元输出端连接到“数据采集接口单元“的“AD1”通道,同时将采集接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端；2、将“阶跃信号发生器”的输入电压调节为1V；3. 启动计算机，在桌面双击图标“THTJ-1”软件，在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮；4. 点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”，在AD/DA实验界面上点击“开始/停止”按钮，观测采集卡上AD转换器的转换结果，在输入电压为1V时应为0000001100011101(其中后几位将处于实时刷新状态)。
调节阶跃信号的大小，然后继续观AD 转换器的转换结果，并与理论值(详见本实验附录)进行比较；5. 根据DA转换器的转换规律(详见本实验附录)，在DA部分的编辑框中输入一个10进制或16进制数据，然后虚拟示波器上观测DA转换值的大小；6 实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。
五、附录1．数据采集卡本实验台采用了THBXD数据采集卡。
它是一种基于USB总线的数据采集卡，卡上装有14Bit分辨率的A/D转换器和12Bit分辨率的D/A转换器，其转换器的输入量程均为±10V、输出量程均为±5V。
该采集卡为用户提供4路模拟量输入通道和2路模拟量输出通道。
其主要特点有：1) 支持USB1.1协议，真正实现即插即用2) 400KHz14位A/D转换器，通过率为350K，12位D/A转换器，建立时间10μs3) 4通道模拟量输入和2通道模拟量输出4) 8k深度的FIFO保证数据的完整性5) 8路开关量输入，8路开关量输出2. AD/DA转换原理数据采集卡采用“THBXD”USB卡，该卡在进行A/D转换实验时，输入电压与二进制的对应关系为：-10～10V对应为0～16383(A/D转换为14位)。
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六AD转换实验和DA转换实验试验六：AD 转换实验和 DA 转换实验在电子技术的世界里，AD 转换和 DA 转换是两个非常重要的概念和实验。
它们就像是电子信号世界的“翻译官”，将模拟信号和数字信号相互转换，为各种电子设备的正常运行和数据处理提供了关键的支持。
AD 转换，也就是模拟数字转换（AnalogtoDigital Conversion），其作用是把连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
想象一下，我们生活中的声音、光线、温度等各种物理量都是模拟信号，它们的变化是连续且平滑的。
但计算机和数字系统只能处理数字信号，所以就需要 AD 转换器来把这些模拟量转换成计算机能够理解和处理的数字形式。
AD 转换的过程通常包括采样、量化和编码三个步骤。
采样就像是在连续的信号流中按一定的时间间隔“抓取”瞬间的值；量化则是把采样得到的值划分到有限的离散级别中；最后编码就是把量化后的级别用数字代码表示出来。
在进行 AD 转换实验时，我们会用到专门的 AD 转换芯片，比如常见的 ADC0809 。
以 ADC0809 为例，它是 8 位逐次逼近型的 AD 转换器。
在实验中，我们需要给它提供合适的输入模拟信号，设置好时钟频率、参考电压等参数，然后通过读取转换后的数字输出，来验证转换的准确性和精度。
比如说，我们要测量一个 0 5V 的模拟电压信号，将其输入到ADC0809 中。
通过设置合适的时钟和参考电压，当模拟电压为 25V 时，理想情况下转换后的数字输出应该接近 128（因为 25V 是 5V 的一半，8 位数字量的中间值就是 128）。
但实际中可能会存在一定的误差，这就需要我们分析误差的来源，是由于芯片的精度限制，还是输入信号的噪声干扰，或者是电路设计的不合理。
DA 转换，即数字模拟转换（DigitaltoAnalog Conversion），则是与AD 转换相反的过程，它把数字信号转换回模拟信号。
DA 转换在很多领域都有重要应用，比如音频播放、自动控制、通信系统等。
试验五AD、DA转换实验
试验五. A/D、D/A转换实验一、实验目的1. 学习理解模/数信号转换和数/模转换的基本原理。
2. 掌握模/数转换芯片ADC0804和数/模转换芯片DAC0832的使用方法。
二、实验设备TD-PITE实验装置（带面包板）一套，实验用转换芯片两片，±12V稳压电源一台、运放两片、温度传感器、电位器（5.1KΩ）一个、电阻若干，面包板用导线若干，排线若干，万用表一个。
三、实验内容（1）设计A/D转换电路，采集可调电阻的输出电压。
连+5V电源，调节后的输出电压作为ADC0804的模拟输入量，然后进行A/D转换，转换结果由发光二极管上显示。
请填写实验数据表格：（2）将LM35 精密摄氏度温度传感器连+5V电源，输出电压直接作为ADC0804 的模拟输入量，然后进行A/D转换，转换结果经过计算得到摄氏度值放在内存变量上。
（多数温度传感器是针对绝对温度的，且线形较差。
LM35的输出电压与摄氏温度值成正比例关系，每10 mV 为 1 摄氏度。
）（3）设计D/A 转换，要求产生锯齿波、三角波、脉冲波，并用示波器观察电压波形。
四、实验原理1. 模数转换器ADC0804 简介ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型模数转换芯片。
分辨率为8位，转换时间为100μs，输入参考电压范围为0~5V。
芯片内有输出数据锁存器，与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上。
图5.1 ADC0804引脚图启动信号：当CS#有效时，WR#可作为A/D转换的启动信号。
WR#高电平变为低电平时,转换器被清除；当WR#回到高时,转换正式启动。
转换结束：INTR#跳转为低电平表示本次转换已经完成，可作为微处理器的中断或查询信号。
RD#用来读A/D转换的结果。
有效时输出数据锁存器三态门DB0~DB7各端上出现8位并行二进制数码。
转换时钟：见下图，震荡频率为f CLK ≈ 1 / 1.1RC。
其典型应用参数为：R = 10KΩ，C = 150pF，f CLK≈ 640KHz，8位逐次比较需8×8 = 64个时钟周期，转换速度为100μｓ。
AD转换和DA转换实验
实验六、A/D 转换和D/A 转换实验一、实验目的1、熟悉A/D 转换与D/A 转换的基本原理2、掌握ADUC812的技术指标和常用的方法3、熟悉DSP 对ADUC812的操作二、实验设备计算机、ZYE1801C 实验箱，连接线若干。
三、实验原理1、ADUC812的主要性能特点ADUC812是全集成的12位数据采集系统，它在单个芯片内包含了高性能的自校准多通道ADC （8路）、2个12位的DAC 以及可编程的8位MCU （与8051兼容）。
片内有8K 的闪速/电擦除程序存储器、640B 的闪速/电擦除数据存储器、256B 数据SRAM （支持可编程）以及与8051兼容的内核。
另外MCU 支持的功能包括看门狗定时器、电源监视器以及ADC DMA 功能。
为多处理器接口和I/O 扩展提供了32条可编程的I/O 线、与I 2C 兼容的串行接口、SPI 串行接口和标准的UART 串行接口。
MCU 内核和模拟转换器二者均有正常、空闲以及掉电工作模式，它提供了适合于低功率应用的、灵活的电源管理方案。
器件包括在工业温度范围内用3V 和5V 电压工作的两种规格，有52脚、塑料四方扁平封装形式（PQTP ）可供使用。
2、A/D 转换实验原理对ADUC812的第8路模拟输入通道提供不同的模拟电压值n ，由ADUC812进行A/D 转换后，把数字值通过12位的数据线发送个DSP ，DSP 把接收到的数字值通过串行口发送到PC 机， DSP 教学实验系统软件把收到的数字值转换为电压值在软件上进行显示。
其中传递的数字值为：4095()2.5()n v m v ⨯= 比较实际输入的电压值n 与显示电压值，计算A/D 转换误差。
3、D/A 转换实验原理在DSP 教学实验系统软件上输入0-4095数字值m ，通过串行口发送给DSP ，DSP 把接收到的数字值通过12位数据线发送到ADUC812，由ADUC812进行D/A 转换后，通过模拟输出通道0输出。
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XX学院
实验报告
实验名称
姓名
学号
班级
教师
日期
一、实验内容与要求
1.1 实验内容
本次实验包括A/D转换实验与D/A转换实验。
(1)A/D转换实验：编写实验程序，将ADC单元中提供的0V~5V信号源作为ADC0809的
模拟输入量，进行A/D转换，转换结果通过变量进行显示；
(2)D/A转换实验：设计实验电路图实验线路并编写程序，实现D/A 转换，要求产生锯齿
波、脉冲波，自行设计波形，并用示波器观察电压波形。
1.2 实验要求
(1)A/D转换实验：将ADC单元中提供的0V~5V信号源作为ADC0809的模拟输入量，进
行A/D转换，转换结果通过变量进行显示。
同时可以使用万用表对比判断结果是否正
确；
(2)D/A转换实验：实现D/A 转换，通过编程，自行设计一个波形，在示波器上显示并观
察波形。
二、实验原理与硬件连线
2.1 实验原理
ADC0809 包括一个8 位的逐次逼近型的ADC 部分，并提供一个8 通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。
用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。
ADC0809 的主要技术指标为：
分辨率：8 位
单电源：＋5V
总的不可调误差：±1LSB
转换时间：取决于时钟频率
模拟输入范围：单极性0～5V
时钟频率范围：10KHz～1280KHz
ADC0809的外部管脚如图4-1所示，地址信号与选中通道的关系如表4-1 所示。
图4-1 ADC0809外部引脚图
表4-1 地址信号与选中通道的关系
模／数转换单元电路图如图4-2所示：
AD +5V
ADJ +5V
图4-2 模／数转换单元电路图
D/A 转换器是一种将数字量转换成模拟量的器件，其特点是：接收、保持和转换的数字信息，不存在随温度、时间漂移的问题，其电路抗干扰性较好。
大多数的D/A 转换器接口设计主要围绕 D/A 集成芯片的使用及配置响应的外围电路。
DAC0832是8位芯片，采用CMOS 工艺和R-2RT 形电阻解码网络，转换结果为一对差动电流Iout1和Iout2输出，其主要性能参数如表4-2示，引脚如图4-3所示。
IOUT2
IOUT1
D7
D6VCC ILE
WR2
XREF
D4D5
图4-3 DAC0832引脚图 表4-2 DAC0832性能参数
D/A 转换单元实验电路图如图 4-4所示：
图 4-4 D/A 转换单元实验电路图
2.2 硬件连线
(1) A/D 转换实验：将IOY0（0600H ）与A/D 转换单元的CS 相连接。
A/D 转换单元的ABC
三个接口均接地，及选中IN0。
具体连线见图4-5。
D0
D1
D2
D3
D4D5D6
D7
CS
V(+12)
104
图4-5 A/D转换实验接线图
(2)D/A转换实验：系统总线IOY0接D/A转换单元CS，IOY3接A/D转换单元CS。
A/D
转换单元的IN0接D/A转换单元的OUT，ABC三口均接地，其他类似于A/D转换实验接线。
具体连线如图4-6。
图4-6 D/A转换实验接线图
三、设计思路、步骤和程序流程图
3.1 设计思路
(1)实现D/A 转换，自己设计一个波形A/D转化实验：设置全局变量V ALUE，不断循环
更改滑动变阻器大小，启动A/D转换，延迟一段时间，读入A/D输出到V ALUE。
(2)D/A转换实验：按书上示意图将硬件连线后，通过向D/A单元输入近似连续变化的数
字量，即可生成波形。
3.2实验步骤
(1) A/D转换实验：
1．按图4-5连接实验线路。
2．编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。
．
3．将变量V ALUE添加到变量监视窗口中。
4．在JMP START语句行设置断点，使用万用表测量ADJ端的电压值，计算对应的采样值，然后运行程序。
5．程序运行到断点处停止运行，查看变量窗口中V ALUE的值，与计算的理论值进行比较，看是否一致（可能稍有误差，相差不大）。
6．调节电位器，改变输入电压，比较V ALUE与计算值，反复验证程序功能。
(2) D/A转换实验：
1．实验接线图如图4-6所示，按图接线。
2．编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。
3．运行程序，用示波器测量D/A的输出，观察实验现象。
4．自行编写实验程序，产生自定义波形，使用示波器观察输出，验证程序功能。
四、程序清单与执行结果
4.1 程序清单
(1)A/D转换实验代码
SSTACK SEGMENT STACK
DW 32 DUP(?)
SSTACK ENDS
PUBLIC V ALUES
DATA SEGMENT
V ALUES DB ?
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE, DS:DATA START: MOV AX, DA TA
MOV DS, AX
MOV AX, 0000H
MOV DX, 0600H
P1: OUT DX, AL
CALL DELAY
MOV DX, 0600H
IN AL, DX
MOV V ALUES, AL
JMP P1
DELAY: PUSH CX
MOV CX, 100H
PDELAY:
LOOP PDELAY
POP CX
RET
CODE ENDS
END START
(2)D/A转换实验代码
SSTACK SEGMENT STACK
DW 32 DUP(?)
SSTACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE START: MOV DX, 0680H
OUT DX, AL
MOV DX, 0600H
MOV BX, 00H SOL: CALL P1
CALL P2
CALL P3
CALL P4
JMP SOL
P1: MOV CX,20H
MOV AL, 00H
LP1: OUT DX, AL
CALL DELAY
ADD AL, 01H
LOOP LP1
RET
P2: MOV CX,20H
MOV AL, 0FFH
LP2: OUT DX, AL
CALL DELAY
SUB AL, 01H
LOOP LP2
RET
P3: MOV CX,20H
MOV AL, 0DFH
LP3: OUT DX, AL
CALL DELAY
SUB AL, 00H
LOOP LP3
P4: MOV CX,20H
MOV AL, 0FFH
LP4: OUT DX, AL
CALL DELAY
SUB AL, 01H
LOOP LP4
RET
DELAY: PUSH CX
MOV CX, 8FFH
PDELAY:
LOOP PDELAY
POP CX
RET
CODE ENDS
END START
4.2 执行结果
(1)A/D转换实验结果
如图4-9，电压是4.900V。
图4-9 A/D转换实验结果改变电阻之后，如图4-10，电压为0.095V。
图4-10 A/D转换实验结果(2)D/A转换实验结果
自定义波形结果如图4-11和4-12所示。
图4-11 自定义猫耳朵波形
图4-11 自定义城堡波形
五、程序调试说明和实验感想
5.1 调试说明
在A/D转换实验中，逐渐增加电阻，电压逐渐减少到0V，符合电路结果。
在D/A转换实验中，我先尝试了一些简单的图形，发现断位会被一条竖线直接连上，然后利用这个特性，先实现了直线型和阶梯型，然后尝试了城堡型和猫耳朵。
5.2 实验感想与收获
本次实验尝试了A/D转换芯片和D/A转换芯片，在D/A实验中，在具体操作的时候遇到了许多的问题。
从波形混乱到波形偏差，不断更正方法，终于得到了自己较为满意的图形，过程中，一些失误的代码也创造出了意想不到的有趣的图形。
通过这次实验，让我对波形显示有了更深刻的理解，熟悉了A/D转化和D/A转化的操作流程。
5.3 实验特色
尝试了多种波形，从一开始最简单的阶梯型，尝试城堡型，最后尝试了特色猫耳朵型。
5.4 展望
实现正弦波形。