单片机AD模块课程设计

单片机AD模块课程设计单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第1页。课程设计任务书单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第1页。班级姓名学号课程设计题目A/D模块课程设计起止日期2012年6月18日至2012年7月6日实习地点实验楼106、107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）设计内容：用8051单片机及ADC0809实现标准电压（0-5V）的A/D转换，并将转换数据在LED上显示。并能对来自热敏电阻传感器上的信号进行A/D转换或在及格的基础上能实现十进制显示，显示范围为0.00-5.00V。设计要求:及格：实现标准电压（0-5V）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传感器上的信号进行A/D转换或在及格的基础上能实现十进制显示，显示范围为0-5V。良：在及格的基础上能对来自传感器上的信号进行A/D转换同时能实现十进制显示。本次设计可显示到小数点后两位。优：在良的基础上能实现通过按不同的键选择不同的通道进行A/D转换。指导教师2012年7月6日一、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。单片机实习系统电路及其重要芯片说明1.电路原理图及工作原理分析如下图1为单片机实习系统电路图图1单片机实习系统电路图课程设计报告单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第2页。注：此表可加附页单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第2页。图28051芯片P0口与74LS373锁存器的接口图8051芯片P0口，右侧是外接74LS373锁存器，P0口既是8数据口，又是16位地址口的低8位，外接锁存器可达到时分复用的效果。图38051芯片PO口与ADC0809芯片8位数据输入口连接图8051芯片PO口为数据口，与ADC0809芯片8位数据输入口对应相接8051芯片P2口作为16位地址的高8位，其中P2.7,P2.6,P2.5与74LS138的A,B,C相连接，采用译码方式，如图3所示单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第3页。单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第3页。图48051芯片P2口的P2.7,P2.6,P2.5与74LS138的A,B,C连接图8051芯片P2口作为16位地址的高8位，其中P2.7,P2.6,P2.5与74LS138的A,B,C相连接，采用译码方式。如图4所示。图5热敏电阻温度传感器电路图设计热敏传感器，电压经过放大器后输出，作为0809的输入。2.元器件选择及芯片说明本次实习所选芯片有8051、ADC0809、74LS373、74LS138。热敏电阻传感器主要元件有负温度系数热敏电阻及LM358运放芯片。8051芯片的说明：单片机的40个引脚可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。（1）电源:VCC-芯片电源，接+5V；VSS-接地端；单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第4页。（2）时钟:单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第4页。XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。（3）控制线:控制线共有4根，1）ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。2）PSEN:外ROM读选通信号。3）RST/VPD:复位/备用电源。①RST（Reset）功能：复位信号输入端。②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。4）EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。①EA功能：内外ROM选择端。②Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。（4）I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。ADC0809芯片说明：（1）主要特性1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100μs4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。（2）引脚功能1）IN0～IN7：8路模拟量输入端。2）2-1～2-8：8位数字量输出端。3）ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。4）ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。5）START：A／D转换启动信号，输入，高电平有效。6）EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。7）OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。8）CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。9）REF（+）、REF（-）：基准电压。10）Vcc：电源，单一＋5V。11）GND：地。（3）ADC0809的结构及转换原理：单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第5页。ADC0809是采用逐次比较式的方法完成A/D转换的，由单一5V电源供电，片内带有锁存功能的8路选1的模拟开关，由C,B,A引脚的编码来决定所选的通道。0809完成一次转换需要100us左右。输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连接到MCS-51的数据总线上，通过适当的外接电路，0809可对0-5V模拟信号进行转换。单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第5页。图6ADC0809管脚图74LS373芯片说明373为三态输出的D-锁存器，当三态允许控制端OE为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，Q0～Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，Q随数据D而变。当LE为低电平时，D被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。引出端符号：D0～D7数据输入端，OE三态允许控制端（低电平有效），LE锁存允许端，Q0～Q7输出端，74LS373真值表如表一所示。表一74LS373真值表DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻态74LS138芯片说明74LS138为3线－8线译码器，其工作原理为：①当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。②利用E1、E2和E3可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第6页。③若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第6页。④可用作译码电路中，扩展内存。表二74LS138真值表负温度系数热敏电阻NTCNTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。图7负温度系数热敏电阻特性曲线LM358芯片说明单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第7页。LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第7页。图8LM358芯片管脚图程序设计思路说明及格程序为ADC0809可将输入模拟电压0—5V转换为8位的数字量，共256个电平，要在数码管上显示，即送显示即可。在及格的基础上，对来自传感器的电压进行A/D转换，显示为十进制，只要经计算得到的数据进行BCD码转换，由于显示范围为0-5V，本次设计可显示到小数点后两位，如2.58V。53H,52H,51H分别放置个位数，十分位数，百分位数。系统主流程图如图9所示，图10为中断子服务程序流程图单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第8页。图9主程序流程图单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第8页。图10中断子服务程序流程图A/D的良设计程序代码说明如下：ORG0000H LJMPMAIN ORG0013H;INT1的入口地址 LJMPINT1TORG0100HMAIN:MOVSP,#70H;入口MOV58H,#00H;设立数据存储区指针MOV59H,#00H MOV5AH,#00HMOV5BH,#00HSETBIT1;选择INT1为边沿触发方式，设置中断优先级SETBEA;CPU开中断SETBEX1;允许外部中断1中断MOVDPTR,#2000H ;0809地址 MOVX@DPTR,A ;启动转换LCALLTUNBCD ;调用显示程序,等待中断SJMP$INT1T:PUSHACC;现场保护单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第9页。PUSHPSW单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第9页。 CLREACLREX1 ;关中断 MOVDPTR,#2000H;0809地址 MOVXA,@DPTR;读取数据 MOV@R1,A LCALLTUNBCD SETBEA SETBEX1 ;开中断 POPPSW POPACC ;出栈MOVDPTR,#2000H MOVX@DPTR,A;重新启动转换 RETI;中断返回继续执行TUNBCD:movDPTR,#2000hMOVXA,@DPTRMOVB,#51;255/51=5.00V运算DIVABMOV5AH,A;个位数放入53HMOVA,B;余数大于19H(25)，F0为1，乘法溢出，结果加五CLRF0SUBBA,#1AHMOVF0,CMOVA,#10MULABMOVB,#51DIVABJBF0,LOOP2ADDA,#5LOOP2:MOV59H,A;小数后第一位放入52HMOVA,BCLRF0SUBBA,#1AHMOVF0,CMOVA,#10MULABMOVB,#51DIVABJBF0,LOOP3ADDA,#5LOOP3:MOV58H,A;小数后第二位放入51HDISP:MOVA,58H;取出百分位MOVDPTR,#TAB;读表头MOVCA,@A+DPTR;查表单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第10页。CLRP3.6;138的E1E2低电平有效(清除）单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第10页。MOVP2,#60H;选中74LS373芯片MOVP0,A;当LE有效时把数据A锁存 MOVP2,#0E0H;显示最低位LCALLDELAYCLRP0.7MOVA,59H;取出十分位 MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRCLRP3.6 MOVP2,#60H;选中74LS373芯片MOVP0,A MOVP2,#0C0H;显示第2位LCALLDELAY MOVA,5AH;取出个位 MOVDPTR,#TAB MOVCA,@A+DPTRCLRP3.6 MOVP2,#60H;选中74LS373芯片MOVP0,A MOVP2,#0A0H;显示第3位LCALLDELAYCLRP0.7MOVA,5BH MOVDPTR,#TAB MOVCA,@A+DPTRCLRP3.6 MOVP2,#60H;选中74LS373芯片MOVP0,A MOVP2,#80H;显示第4位LCALLDELAYDELAY:MOVR6,#0ffH;延时D1:MOVR5,#09HDJNZR5,$DJNZR6,D1RETTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8HDB80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFHEND程序的调试与结果：用试验箱的0V-5V电压作为0809的输入，经过0809转换，当旋转模拟电压旋钮时，显示0.00-5.00，结果证明数字量能很好跟随模拟量的变化而变化。将热敏传感器的输出作为0809的输入，LED显示2.87，当用手触摸热敏电阻时，LED显示数变大，说明热敏传感器工作正常，0809能过对来自热敏传感器的电压信号进行十进制LED转换。单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第11页。单片机AD模块课程设计全文共14页，当前为第11页。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1.设计步骤与时间安排（含调试步骤与时间安排）1)6月18日研究单片机开发板的大致功能和具体内部连线。查找资料，研究电路图，选定课题。2）6月19日到6月21日思考编程思路，编写及格的程序。3）6月22日设计热敏传感器电路板。4）6月25日到6月27日焊制热敏传感器电路板，并进行调试。5）6月28日编写16进制转BCD码，实现十进制显示。6）6月29日到6月30日连接热敏传感器电路板，验证调试程序。7）7月2日到7月3日连接调试程序，准备书写课程设计报告，准备验收。8）7月4日到7月5日验收课程设计，完成书写课程设计报告。9）7月6日完成实习报告并提交2．