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 (6)4、源程序代码 (7)5. 实验结果分析 (12)6.总结 (13)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5 ADC0809的部逻辑结构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 <reg52.h>//*******************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 codeLedTab[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<x;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。