微机接口技术课程设计(DOC)

河北科技大学

课程设计报告

学生姓名：学号：

专业班级：电子信息工程班

课程名称：微机接口技术课程设计学年学期：2014—2015学年第二学期指导教师：王震洲

2 01 5 年7 月

课程设计成绩评定表

目录

一、课程设计目的及意义 (1)

二、课程设计任务及要求 (1)

三、设计内容与步骤 (1)

四、硬件电路设计 (2)

五、程序设计 (7)

六、数字频率示波器调试 (11)

七、课程设计总结及体会 (13)

附录：A/D、D/A接口实验卡电路原理图 (14)

一、课程设计目的及意义

数字存储示波器是常用的电子测量仪器之一，其中采用的A/D转换、D/A 转换及数据处理技术与《微机接口技术》课程内容联系紧密。通过本设计，学生可掌握A/D、D/A转换电路的设计和调试方法，培养学生分析解决实际问题的能力。

二、课程设计任务及设计要求

本设计通过简单的A/D转换接口电路，配合汇编语言程序设计，实现最基本的信号波形采集与存储，并通过简单的D/A转换接口电路，将存储的数据还原为信号波形，在普通示波器的屏幕上显示出来。

被测信号产生电路参见“A/D、D/A接口实验扩展卡电路原理图”。当按下S1时，电容C5完全放电，A/D转换器输入电压为零；抬起S1时，电容C5开始充电，A/D转换器输入电压按RC过渡过程开始上升，最终达到+5V。图中RC 时间常数约为10ms，整个充电过程需要3～5倍的RC时间常数时间。设计要求使用A/D转换器捕捉电容C5充电的完整过程，并将采样数据存储起来。然后依次将采样数据通过D/A转换器循环输出，产生一定频率的重复波形，送到普通示波器显示。

基本要求：使用一个D/A转换器通道，将信号波形施加到示波器的Y轴，X轴扫描信号由示波器产生并调节，实现RC充电过程的波形稳定显示。

发挥部分：将示波器调整在X-Y方式，采样数据的D/A转换器输出接到Y 轴输入端，增加一个D/A转换器通道，产生频率可变的X轴扫描信号，接到示波器X轴外部输入端，使RC充电过程的波形稳定显示。

三、设计内容与步骤

1、数字存储示波器原理分析

由于单片机实验系统已经提供了相关信号线，使用ADC0809、DAC0832和相关外围电路元件，组成了最基本的A/D转换和D/A转换电路。可由ADC0809负责采集电容C5充电时的信号，并将其转换为数字信号，并存储。DAC0832将存储

的数字信号，转换为模拟的电压值，再将其设置为循环输出，产生一定频率的重复波形，送到普通示波器显示。

2、数字存储示波器总体结构框图

图1 总体方案设计

四、硬件电路设计

1、ADC0809工作原理

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。

（1）ADC0809的内部逻辑结构

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2 ADC0809引脚图

（2）ADC0809原理及使用

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V ，若信号太

小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

地址输入和控制线：4条

ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将A ，B ，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。A ，B 和C 为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。

数字量输出及控制线：11条

ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D 转换。OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE ＝1，输出转换得到的数据；OE ＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。

CLK 为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ 。

数字输出为TTL 电平,三态输出，时钟频率一般为640KHz(典型)，转换时间为100μs ，输入电压范围：0V ～VREF ，转换方式为逐次逼近式，输出：

2、DAC0832工作原理

DAC0832是采样频率为八位的D/A 转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A 异步输入、同步转换等)。D/A 转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB 端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL 电平，可直接与TTL 电路或微机电路连接。

255

⨯-=

-

+-

V V

V V REF

REF

REF IN B -N

（1）DAC0832内部结构

图3 DAC0832内部结构及引脚图

DAC0832的内部结构如图3所示。DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE ；第二级锁存器称为DAC 寄存器，它的锁存信号为传输控制信号XFER 。因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。此外，两级锁存器还可以在多个D/A 转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。

图3中LE 为高电平、CS 和1WR 为低电平时，1LE 为高电平，输入寄存器的输出跟随输入而变化；此后，当1WR 由低变高时，1LE 为低电平，资料被锁存到输入寄存器中，这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。对第二级锁存器来说，XFER 和2WR 同时为低电平时，2LE 为高电平，DAC 寄存器的输出跟随其输入而变化；此后，当2WR 由低变高时，2LE 变为低电平，将输入寄存器的资料锁存到DAC 寄存器中。

（2）DAC0832原理及使用

数字量的值是由每一位的数字权叠加而得的,由电阻网络和运算放大器构成的D/A 转换器.在D/A 转换中采用独立的权电阻网络，对于一个8位二进制数的D/A 转换器，就需要R ，2R ，4R ，…，128R 共8个不等的电阻，最大电阻阻值是