基于单片机的模数数模转换

基于单片机的模数数模转换内容摘要：

课上通过 搭建 硬件 环境 来 学习 外，一直 无法突破到 其他比较好的 研究学习 方法，而且 学习 内容比较 乏味 ，上课时学生 上课兴趣 普遍不高。 为使学生 快速 掌握 其中 内容 ,做到感性和理性认识相结合 ,深化对课程内容的理解 ,取得良好的教学效果，在教学中可以引入 Proteus 软件，使对 AT89C51 的学习更加简单方便。 因此，本课题采用 Proteus 与 Keil 软件，结合 D/A0832,A/D0809，编程实现五个关于数模模数转换的仿真案例，实现不同的功能。 滨州学院本科毕业设计（论文） 4 第三章 模数数模转换元器件介绍 模数数模转换主要元器件介绍 模数数模转换 主要 元器件概述 图 AT89C51 单片机引脚图 单片机（ Single chip microputer）是一种集成 电路 芯片 ，采用 大规模集成电路 把具有数据处理能力的 中央处理器 CPU、 随机存储器 RAM、 只读存储器 ROM、多种 I/O 口和 中断系统 、 定时器 /计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、 脉宽调制电路、模拟多路 转换器 、 A/D 转换器 等电路）集成到一块硅片上的一个小 却 完善的微型计算机系统 ，在 工业 控制领域 被 广泛应用 [6]。 单片机 有四个主要的数据交换接口， P1 口， P2 口， P3 口， P4 口，其基本数据输入输出功能基本一致。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口 ， P3 口可以说是整个 AT89C51 单片机的功能精华所在。 滨州学院本科毕业设计（论文） 5 图 ADC0809 引脚图 ADC0809 是 CMOS 工艺 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 模数转换 器。 其内部有一个8 通道多路开关，它可以根据 地址码 锁存 译码 后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 图 DAC0832 引脚图 滨州学院本科毕业设计（论文） 6 DAC0832 是 8分辨率的 D/A转换集成芯片。 与微处理器完全兼容。 这个 DA 芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中 得到广泛的应用。 D/A 转换器由 8位输入锁存器、 8位 DAC 寄存器、 8位 D/A 转换电路及转换控制电路构成 [7]。 图 七段数码管引脚图 数码管是一类价格便宜使用简单，通过对其不同的管脚输入相对的电流，使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数的器件。 发光二极管工作电压很低 ,工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。 由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设 备中用作信号显示器。 把它的管心做成条状，用 7 条条状的 发光管 组成 7 段式半导体 数码管 ，每个 数码管 可显示 0～ 9， 10 个阿拉伯数字以及 A， B， C， D， E，F等部分字母 [8]。 滨州学院本科毕业设计（论文） 7 图 LCD 引脚图 1602 液晶 又 叫 1602 字符型液晶，它是一种用来显示字母、数字、符号等的 点阵 型液晶模块。 它由若干个 5x7或者 5x11 等 点阵 字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形 [9]。 LCD1602 是指显示的内容为 16x2,即可以显示两行，每行 16个字符液晶模块（显示字符和数字）。 市面上字符液晶大多数是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶 ，而模拟仿真中使用的是 LCD1602，方便学习和建模仿真 [10]。 滨州学院本科毕业设计（论文） 8 第四章 数模模数转换主要功能设计与 实现 数模转换 主要功能 设计与实现 单极性数模仿真案例功能设计 单极性数模仿真利用单片机生成的数字量，通过 DAC0832 转换电路将数字量转换为一定精度的模拟量，并在示波器上显示其模拟波形。 单片机输出正弦波的主要原理就是采集的正弦波的离散值，这些离散值由专门 SIN 数组生成器生成，将这些离散值组成一个数组名为 SIN 的数组，送入转换模块，转换模块将这些结果送到示波器就得到正弦波，正弦波的赋值变化范围为 0V— 5V,其转换精度为 8 位，也就是每个值间隔为 5/256V。 单片机输出梯形波的原理就是先从 0V 逐次递加送入 DAC0832的数值，然后当增加到 5V,即数字量为 11111111 时，保持不变一段时间，在逐次递减送入 DAC0832 的数值，当减小到 0V，即数字量为 00000000 时，重复前面操作，便可以实现梯形波的输出仿真 [11]。 主要连线是将单片机的 P0口与 DAC0832 的数字信号输入口连接顺序连接。 模拟输出部分加入放大电路，连接好后将编译好的程序加载到单片机，观察模拟效果。 利用单片机外部中断，外部中断端口 1 即 口接入按键 1，外部中断 2 即 口接入按键 2。 将单片机的 口接入 DAC0832 的 WR口， CS片选口接 入单片机的 口，所以 DAC0832d 的端口地址是 0xfeff。 按下按键 1 启动外部中断 1送入梯形波数据，示波器显示梯形波；按下按键 2 启动外部中断 2 送入正弦波数据，示波器显示正弦波。 驱动程序设计过程定义中断函数，设计中断函数，定义 DAC0832 的写端口地址 0xFEFF。 开启写入命令 WRR=0。 单片机送入 DAC0832 数据， DAC0832 自动完成模数转换。 仿真设计流程图： 滨州学院本科毕业设计（论文） 9 图 单极性数模转换仿真设计流程图 仿真电路： 图 单极性数模转换仿真电路图 滨州学院本科毕业设计（论文） 10 仿真源程序： include include define DAC0832 XBYTE[0xfeff] //定义 DAC0832 的端口地址 void main() //主函数 { WRR=0。 IntConfiguration()。 //中断初始化 while(1) { if(KeyValue) tixing()。 else zhengxian()。 } } void zhengxian()//正弦信号发生函数 { uint j。 for(j=0。 j=255。 j++) { DAC0832=sin[j]。 delay1(5)。 } } void tixing()//梯形信号发生函数 { 滨州学院本科毕业设计（论文） 11 int i。 for(i=255。 i0。 i) DAC0832=i。 delay1(300)。 for(i=0。 i255。 i++) DAC0832=i。 } 双极性数模仿真案例功能设计 双极性数模仿真利用单片机生 成的数字量，通过 DAC0832 转换电路将数字量转换为一定精度的模拟量，并在示波器上显示其模拟波形。 单片机输出正弦波的主要原理就是采集的正弦波的离散值，这些离散值由专门 SIN 数组生成器生成，将这些离散值组成一个数组名为 SIN 的数组，送入转换模块，转换模块将这些结果送到示波器就得到正弦波，正弦波的赋值变化范围为 — +,其转换精度为 8位，也就是每个值间隔为 5/256V。 单片机输出梯形波的原理就是先从 0V 逐次递加送入DAC0832 的数值，然后当增加到 或减小到 ,即数字量为 11111111 时，保持不变一段时间，在逐次递减送入 DAC0832 的数值，当减小或者增加到 0V，即数字量为 00000000 时，重复前面操作，便可以实现梯形波的输出仿真。 双极性数模转换方法目前有两种方法，一个就是通过程序加电路联合设计的方式，此种方法相对另一种方法设计程序比较复杂。 现采用第二种方式就是直接通过两个运算放大器组成偏执电路，将单片机的 P0 口与 DAC0832 的数字信号输入口连接顺序连接。 模拟输出部分加入放大电路，并加入外部直通偏执电路，以常用的共射放大电路为例，当是 PNP 型 晶体三极管 时，主 电流 是从发射极（ e 极）到集电极（ c极）的 Ic，偏置电流就是从发射极（ e 极）到基极（ b 极）的 Ib。 相对与主电路而言，为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。 这些外部电路，为。