基于AD转换的单片机实验与C语言开发

目录

摘要 (1)

1 设计软件基础知识 (2)

1.1 C编译器Keil介绍 (2)

1.2 Proteus软件简介 (2)

2 总体设计 (4)

2.2系统框图 (4)

2.3 51单片机简介 (4)

2.4 ADC0809简介 (5)

2.4.1 ADC0809内部结构 (5)

2.3.2 ADC0809的工作过程 (6)

3.1 功能简介 (8)

3.2 总原理图 (8)

3.2.1 单片机电路 (8)

3.2.2 ADC采样电路 (9)

3.2.3显示模块 (10)

3.3 系统流程图 (11)

4 程序代码 (12)

5 仿真结果与分析 (18)

6 心得体会 (19)

武汉理工大学《能力拓展训练》设计说明书

摘要

A/D转换是将连续的模拟量通过取样转换成离散的数字量。

A/D转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样，量化噪声及接收机噪声等因素的影响，采样速率一般取fs=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度tw很短，故采样输出是断续的窄脉冲。要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的。

本次课程设计的要求是：基于A/D转换模块的单片机实验和C语言开发，设计一种多路模拟信号采集模块，从多个通道轮流采集数据一次，并将采集的结果存放在数组中。要求进行电路实验或仿真，并使用C语言进行程序的开发。

1 设计软件基础知识

1.1 C编译器Keil介绍

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。

Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

KeilSoftware公司推出的uVision4是一款可用于多种8051MCU的集成开发环境(IDE)，该IDE同时也是PK51及其它开发套件的一个重要组件。除增加了源代码、功能导航器、模板编辑以及改进的搜索功能外，uVision3还提供了一个配置向导功能，加速了启动代码和配置文件的生成。此外其内置的仿真器可模拟目标MCU，包括指令集、片上外围设备及外部信号等。uVision3提供逻辑分析器，可监控基于MCUI/O引脚和外设状态变化下的程序变量。uVision4提供对多种最新的8051类微处理器的支持，包括AnalogDevices的ADuC83x和ADuC84x，以及Infineon的XC866等。

1.2 Proteus软件简介

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。其功能特点如下: Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。

其功能模块:—个易用而又功能强大的ISIS 原理布图工具；PROSPICE 混合模型SPICE 仿真; ARESPCB 设计。PROSPICE 仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:

便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮，LED 甚至LCD 显示CPU 模型。

Protues 主要特征：

1）支持许多通用的微控制器,如 ARM,PIC,AVR,以及8051.

2）交互的装置模型包括:LED 和LCD 显示,RS232 终端,通用键盘

3）强大的调试工具,包括寄存器和存储器,断点和单步模式

4） IAR C-SPY 和 Keil uVision4 等开发工具的源层调试

革命性的特点：

1）互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

2）仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

2 总体设计

2.2系统框图

此次设计的多通道数据采集系统设置了4路模拟电压输入通道。仿真中为了便于调节输入的模拟电压，在输入模拟信号时采用电阻分压，最终的采样输入电压便可根据测试需要调节。 系统框图如图2.1所示

图2.1 系统框图

2.3 51单片机简介

单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ），简称单片机。就是将微处理器（CPU ）、存储器（存放程序或数据的ROM

和RAM ）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O 口）和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。本次课程设计选用的是MCS-51系列单片机中的89C51。MCS-51单片机包含中央处理器（CPU ）、程序存储器(ROM)、数据存储器（RAM ）、定时器/计数器、并行I/O 接口、串行I/O 接口和中断系统等几大单元。 其内部结构框图如图2.2所示。

模拟信号 AD 转换芯片采集数据

单片机处理数据，输出数字量

数码管 显示