单片机AD转换模块设计.doc

信息工程学院 电子信息工程专业 单片机课程设计报告题 目 单片机A/D转换模块设计 姓 名 学 号 班 级 指导教师 年 月 日要求：1指导教师按照课程设计大纲要求完成学生课程设计指导工作。2课程设计任务书由指导教师照大纲要求填写，内容要全面。3课程设计报告由参加本学生填写。课程设计结束时交指导教师。(打印稿一份，电子稿一份)4指导教师要根据每一位学生课程设计任务完成情况，认真审核设计报告，并在课程设计结束时，给出客观、准确的评语和成绩。5课程设计任务书和报告要语言流畅，图表正确规范。6本表要用钢笔、圆柱笔填写或打印，字迹工整。课程设计任务书班级 姓名 学号 课程设计题目 单片机A/D转换模块设计 课程设计起止日期 年 月 日 至 年 月 日 实习地点 课程设计内容与要求（包括：设计任务及要求、设计原理、所需仪器设备、验收标准）设计要求及任务：A/D模块：（1） 设计任务及要求及格：实现标准电压（05V）的A/D转换，并将转换数据在LED上显示。 中：在及格的基础上能对来自光纤传感器上的信号进行A/D转换并在及格的基础上能实现十进制LED显示。 良：对使用的光纤传感器进行标定，得到标定曲线或表，并将距离值显示在LED上。 优：距离显示精度0.01mm（2） 设计原理首先仔细研究电路原理图，根据原理图计算出ADC0809的地址，当单片机的WR信号有效时，产生一个启动信号，给0809的START引脚送入脉冲，对选中的通道进行转换，然后读取转换数据，同时调用LED显示调用程序，当执行完上述步骤，再次启动转换0809，进行下一次的转换，接着中断结束返回，程序结束。（3） 所需仪器设备光纤传感器，实验板，仿真器，串联分压电路，万用表 指导教师 年 月 日1、 设计原理与技术方法：包括：电路工作原理分析与原理图、元器件选择、电路调试方法与结果说明；软件设计说明书与流程图、软件源程序代码、软件调试方法与运行结果说明。（1） 电路工作原理分析与原理图1 工作原理因为模拟信号在时间上是连续的,所以,在将模拟信号转换成数字信号时，必须在选定的一系列时间点上对输入的模拟信号进行采样，然后将这些采样值转换成数字量输出。ADC0809是逐次比较型A/D转换器 ， 逐次比较型A/D转换器是集成ADC芯片中使用最广泛的一种类型。它由电压比较器、逻辑控制器、D/A转换器及数码寄存器组成。逐次比较型A/D转换器的特点是转换速度较快，且输出代码的位数多，精度高。ADC0809可以将模拟电压值转换为数字量，用START与ALE信号开启ADC0809，当读写信号有效时则启动转换，启动之后等待转换完成（通过查询来实现），经过转换完成，本设计使用查询方式，没有转换完成则继续等待，转换完成则执行数字量的显示。A/D转换器的主要技术参数 ：分辨率：分辨率是指输出数字量变化一个最小单位(最低位的变化)，对应输入模拟量需要变化的量。 输出位数越多，分辨率越高。通常以输出二进制码的位数表示分辨率。相对精度：相对精度是指实际转换值偏离理想特性的误差。通常以数字量最低位所代表模拟输入 值来衡量，如相对精度不超过1/2LSB 。转换时间 ：转换时间是指A/D转换器从接到转换命令起到输出稳定的数字量为止所需要的时间。它反映A/D转换器的转换速度。此外，还有输入电压范围、功率损耗等。集成A/D转换器典型芯片ADC0809的内部结构和各引脚的功能介绍 ：ADC0809是较流行的中速廉价型单通道八位全MOS A/D转换器，它内部含时钟电路，只要外接一个电阻和一个电容就可由自身提供时钟信号，允许模拟输入信号是差动的或不共地的电压信号。ADC0809的工作过程如下：先送出控制信号使CS、WR为低电平，从而启动A/D转换器；当A/D转换器转换结束时有一低电平信号从A/D转换器的EOC端口输出；与之相连的系统得到这一信号后便可送出控制信号（读信号）使CS、RD为低电平，这时，转换后的数据便出现在D7D0端口上供系统读取。ADC0809是用CMOS工艺制成的逐次比较型A/D转换器，采用28引脚双列直插式封装。课程设计报告注：此表可加附页a. 模拟信号输入IN0IN7： IN0-IN7 为八路模拟电压输入线，加在模拟开关上，工作时采用时分割的方式，轮流进行A/D 转换。b. 地址输入和控制线 ：地址输入和控制线共4 条，其中ADDA、ADDB 和ADDC 为地址输入线，用于选择IN0-IN7 上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D 转换。ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，ADDA、ADDB和ADDC 三条地址线上地址信号得以锁存，经译码器控制八路模拟开关通路工作。c. 数字量输出及控制线（11 条）：START 为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动ADC0809 工作。EOC 为转换结束输出线，该线高电平表示AD 转换已结束，数字量已锁入“三态输出锁存器”。D0-D7 为数字量输出线，D7 为最高位。OE为“输出允许”线，高电平时能使D0-D7 引脚上输出转换后的数字量。d. 电源线及其他（5 条）：CLOCK 为时钟输入线，用于为ADC0809 提供逐次比较所需，一般为640kHz 时钟脉冲。Vcc 为+5V 电源输入线，GND 为地线。+VREF 和-VREF 为参考电压输入线，用于给电阻网络供给标准电压。+VREF 常和VDD 相连，-VREF 常接地。 ADC0809 芯片性能特点： 是一个逐次逼近型的A/D 转换器,外部供给基准电压;单通道转换时间116us；分辨率为8 位,带有三态输出锁存器,转换结束时,可由CPU 打开三态门,读出8 位的转换结果;有8 个模拟量的输入端,可引入8 路待转换的模拟量。ADC0809 的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器,所以它的数字量输出信号线可以与系统的数据总线直接相连。内部的三态缓冲器由OE 控制,当OE 为高电平时,三态缓冲器打开,将转换结果送出;当OE 为低电平时,三态缓冲器处于阻断状态,部数据对外部的数据总线没有影响。因此,在实际应用中,如果转换结束,要读取转换结果,则只要在OE 内引脚上加一个正脉冲,ADC0809 就会将转换结果送到数据总线上。1 设计原理图： A/D转换原理图：（见附录一） 工作原理： 首先根据原理图计算出ADC0809的地址，用IN0脚转换，ADDA，ADDB，ADDC引脚为000，即A0，A1，A2为000。地址锁存ALE和启动转换引脚START连接到74LS02芯片的1引脚，由74LS138的连线确定A15，A14，A13为001，确定启动0809的地址为2000H。控制LED显示的74LS373的LE端接74LS138的Y3脚，即A15，A14，A13为011，确定其地址为60H。由于LED显示采用动态显示，所以要确定各位地址，第四位与74LS138的Y7脚相连，即A15，A14，A13为111，确定第四位的地址为0E0H；第三位与74LS138的Y6脚相连，即A15，A14，A13为110，确定第三位的地址为0C0H。首先用中断方式启动0809的转换，在从中断中读取转换数据，调用显示程序送入LED相应的位显示出对应的十六进制数。同时，把外接滑动电阻电路与热敏电阻传感器电路，实现标准电压（05V）的A/D转换和热敏电阻传感器信号在十进制LED上输出。 （二）电路调试方法与结果说明： 硬件电路的调试方法：确定各个元件单元是否正确工作 1.测试发光二极管是否正确工作，首先根据原理图确定发光二极管的选通地址，控制发光二极管的74LS373的LE端与74LS138的0脚输出相连，即A15，A14，A13为000，其次编写程序点亮二极管，如果正确点亮的话说明发光二极管部分正常工作。 2.测试数码显示管是否正常工作，同理先计算出LED的字型口和字位口地址，逐一点亮显示，如果能够按照编写的程序正常显示数字即可正常工作，最后就可以对其他硬件进行检查甚至焊接。 调试结果：二极管能够正常工作，LED能正常显示，至此硬件调试结束。 软件设计说明书与流程图 软件设计说明：硬件调试的软件是通过给发光二极管和LED赋值，能够根据所编写的程序实现正常显示即可。ADC0809转换软件设计采用查询的方式，等待0809转换完毕后会引起P3.3为低电平，如果查询P3.3为低电平则进行LED的十六进制数字显示，显示完毕后再次启动转换等待转换结束。程序流程图：（三）软件源程序代码及格十六进制显示源代码： ORG 0000H AJMP START ORG0013H ;int1的入口地址 AJMP MOVD START: MOV R1,#30H ;设立数据存储区指针 SETB IT1 ;选择INT1为边沿触发方式，设置中断优先级 SETB EA ; CPU开放中断INT1 SETB EX1 ; 允许外部中断1中断 MOV SP,#70H ;入口 MOV 31H,#00H MOV 32H,#00HMAIN: MOV DPTR,#2000H ;0809地址 MOVX DPTR,A ;启动转换LOOP: LCALL DISPLAY;调用显示程序,等待中断 SJMP LOOP MOVD: PUSH ACC PUSH PSW ;入栈保存 CLR EA CLR EX1 ;关中断 MOV DPTR,#2000H ;0809地址 MOVX A,DPTR ;读取数据 MOV R1,A LCALL DISPLAY SETB EA SETB EX1 ;开中断 POP PSW POP ACC ;出栈 MOV DPTR,#2000H MOVX DPTR,A ;重新启动转换 RETI -将十六进制数高位与低位分别放入不同的内存单元中-DISPLAY:MOV R1,#30H MOV A,R1 ;数据处理 ANL A,#0FH ;屏蔽高位 MOV31H,A ;最低位保存至31H单元 MOVA,R1 SWAP A ;翻转高低位 ANL A,#0FH ;屏蔽高位 MOV32H,A ;第二位保存至32H单元-程序显示- MOV A,31H ;取出低位 MOV DPTR,#TAB ;读表头 MOVC A,A+DPTR ;查表 CLR P3.6 ;138的E1 E2 低电平有效 MOVP2,#60H ;选中74LS373芯片 MOV P0,A ;当LE有效时把数据A锁存 MOVP2,#0E0H ;显示最低位 LCALL DELAY MOV A,32H ;取出高位 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR CLR P3.6 MOVP2,#60H ;选中74LS373芯片 MOV P0,A MOVP2,#0C0H ;显示第2位 LCALL DELAY RET-延时子程序-DELAY: MOV R5,#0FH ;延时子程序 DL4: MOV R4,#5FH DL5: NOP NOP DJNZ R4,DL5 DJNZ R5,DL4 RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H ；LED共阳级段码 DB 80H,90H,88H,83H,0A7H,0A1H,86H,8EH,0FFH END及格程序运行结果：经过调试运行程序，达到及格要求输出0-5V的A/D转换并在LED上准确输出。中十进制LED显示程序： ORG 0000H AJMP START ORG0013H ;int1的入口地址 AJMP MOVDSTART: MOV R1,#30H ;设立数据存储区指针 SETB IT1 ;选择INT1为边沿触发方式，设置中断优先级 SETB EA ; CPU开放中断INT1 SETB EX1 ; 允许外部中断1中断 MOV SP,#70H ;入口 MOV 31H,#00H MOV 32H,#00H MOV 33H,#00HMAIN: MOV DPTR,#2000H ;0809地址 MOVX DPTR,A;启动转换LOOP: LCALL DISPLAY ;调用显示程序,等待中断 SJMP LOOPMOVD: PUSH ACC PUSH PSW ;入栈保存 CLR EA CLR EX1 ;关中断 MOV DPTR,#2000H ;0809地址 MOVX A,DPTR ;读取数据 MOV R1,A LCALL DISPLAY SETB EA SETB EX1 ;开中断 POP PSW POP ACC ;出栈 MOV DPTR,#2000H MOVX DPTR,A ;重新启动转换 RETI ; 中断返回继续执行DISPLAY:MOV R1,#30H MOV A,R1 ;数据处理 MOV B,#100 DIV AB MOV 33H,A MOV A,#10 XCH A,B DIV AB MOV 32H,A MOV 31H,B MOV A,31H ;取出个位 MOV DPTR,#TAB ;读表头 MOVC A,A+DPTR ;查表 CLR P3.6 ;138的E1 E2 低电平有效(清除） MOVP2,#60H ;选中74LS373芯片 MOV P0,A ;当LE有效时把数据A锁存 MOVP2,#0E0H ;显示最低位 LCALL DELAY MOV A,32H ; 取出十位 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR CLR P3.6 MOVP2,#60H ;选中74LS373芯片 MOV P0,A MOVP2,#0C0H ;显示第2位 LCALL DELAY MOV A,33H ; 取出百位 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR CLR P3.6 MOVP2,#60H ;选中74LS373芯片 MOV P0,A MOVP2,#0A0H ;显示第2位 LCALL DELAY RETDELAY: MOV R5,#0FH ;延时子程序 DL4: MOV R4,#5FH DL5: NOP NOP DJNZ R4,DL5 ; R4-1是否等于0，如果为零顺序执行，否则跳到标号DL5 DJNZ R5,DL4 ; R5-1是否等于0，如果为零顺序执行，否则跳到标号DL4 RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H,0A7H,0A1H,86H,8EH,0FFH END中程序运行结果：经过连接热敏电阻传感器，运行程序，发现程序正常运行达到中的要求并能转换成十进制输出。（四）软件源程序代码软件调试方法与运行结果说明软件调试：打开伟福仿真软件的界面，打开文件选中写好的程序，另存为.asm的文件，设置好仿真器进行编译，首先改正语法错误，语法改正后再进行程序功能的调试，如果不能显示可以采用执行单步检查。 执运行结果：运行及格程序时，始终无法正确显示十六进制数，经调试发现时在中断等待时 ， 没有调用显示，加上语用语句后显示正常。运行中程序，调试热敏电阻传感器符合中要求输出，无异常问题。二、课程设计工作记录：包括：设计步骤与时间安排、调试步骤与时间安排、课题完成结果说明（一）设计步骤与时间安排2010年6月12到2010年6月13日：在指导老师给出参考设计题目之后，认真研究， 选择实习所研究的模块；确定选题之后， 检索资料，通过去图书馆借阅有关书籍还有上网查资料等，基本搜集到了实习所需的大量知识材料，形成设计结构框图，即设计思路清晰确定了选题，并开始进行资料查找。2010年6月14日到 2010年6月19日： 根据选题所给出的设计要求的花了一周的时