AD转换实验报告

8292924809

基于单片机的AD转换电路

专业：

班级：

学号：

组员：

指导老师：

年月日

目录

键入章标题(第 1 级) (1)

键入章标题(第2 级) (2)

键入章标题(第3 级) (3)

键入章标题(第 1 级) (4)

键入章标题(第2 级) (5)

键入章标题(第3 级) (6)

引言

A/D转换是指将模拟信号转换为数字信号，这在信号处理、信号传输等领域具有重要的意义。常用的A/D转换电路有专用A/D集成电路、单片机ADC模块，前者精度高、电路复杂，后者成本低、设计简单。基于单片机的A/D转换电路在实际电路中获得了广泛的应用。

一般的A/D转换过程是通过采样、保持、量化和编码4个步骤完成的，这些步骤往往是合并进行的。当A/D转换结束时，ADC输出一个转换结束信号数据。CPU可由多种方法读取转换结果：a查询方式；b中断方式；c DMA方式。

通道8为A/D转换器，ADC0809是带有8为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。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路模拟量分时输出，共用A/D转换器进行转换。三台输出锁存器用于锁存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。

一个实际系统中需用传感器把各种物理参数测量出来，并转换为电信号，在经过A/D转换器，传送给计算机；微型计算机加工后，通过D/A转换器去控制各种参数量。

一、实验方案的选择与分析

1.1复位电路方案

单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。51的RST引脚是复位信号的输入端。复位电平是高电平有效持续时间要有24个时钟周期以上。本系统中单片机时钟频率为6MHz则复位脉冲至少应为4us。

方案一：上电复位电路

上电瞬间，RST端的的电位与Vcc相同，随着电容的逐步充电，充电电流减小，RST电位逐渐下降。上电复位所需的最短时间是振荡器建立时间加上二个机器周期，在这段时间里，振荡建立时间不超过10ms。如图2所示；

方案二：外部复位电路

按下开关时，电源通过电阻对外接电容进行充电，使RES端为高电平，复位按钮松开后，电容通过下拉电阻放电，逐渐使RET端恢复低电平。如图3所示；

方案三：上电外部复位电路

典型的上电外部复位电路是既具有上电复位又具有外部复位电路，上电瞬间，C与Rx构成充电电路，RST引脚出现正脉冲，只要RST保持足够的高电平，就能使单片机复位。如图4所示；

方案分析与选择：在以上3种复位电路中，上电复位电路结构简单、所用元器件较少、成本较低，在小型电路中比较常用，并且能自动复位，操作简单，很符合本电路的要求；而外部复位电路和上电外部复位电路，虽然能完成本机要求，但所用原件较多，电路较为复杂，不符合人性化要求，且需手动处理。因此，在本次试验中选择上电复位电路。

1.2振荡源方案

在MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1(19)、XTAL2(18)分别是此放大器的输入端和输出端方案一：内部方式

与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起组成一个自激振荡器。

方案二：外部方式

外部振荡器信号的接法与芯片类型有关。CMOS工艺的MCU其XTAL1端接外部时钟信号，XTAL2端可悬空。HMOS工艺的MCU则XTAL2端接外部时钟信号，XTAL1端须接地。

方案分析与选择：无论是内部振荡还是外部振荡都能满足本电路对振荡源的要求，内部振荡和外部振荡相比较而言，内部振荡的完成更容易和操作，并且用简单的器件就可以实现振荡要求，可以使电路外部更人性化。所以本次试验选择内部振荡方式。

1.3显示与键盘方案

对系统发出命令和输出显示测量结果，主要是由键盘和7段3位共阳极数码管组成。

（1）译码方法

用单片机驱动7段3位共阳极数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。

方案一：硬件译码

硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准。

方案二：软件译码

软件译码是用软件来完成硬件的功能，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。

方案的分析与选择：译码方式比较简单，软件与硬件的方式差别不大，但现在的主流方式是软件译码，而且软件译码接线比较灵活，处理简单，因此本电路选择的是软件译码。

（2）显示方式

在该单片机系统中，使用7段共阳极数码管构成3位数字显示器，段选线控制显示的数字，位选线控制显示位的亮或暗。

方案一：静态显示

静态显示，显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不用再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次数据。

方案二：动态显示

动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据会有闪烁感，占用的CPU时间多。

方案的分析与选择：这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。所以，本次实验采用的是动态显示。

二、系统的硬件设计

2.1 ADC0809内部功能及引脚介绍

ADC0809八位逐次逼近式A／D转换器是一种单片CMOS器件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。8路转换开关能直接连通8个单端模拟信号中的任何一个。其内部结构如图8所示。

ADC0809没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为10～1280kHz。典型时钟频率为640kHz。