單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)代碼及電路圖

單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)代碼及電路圖ADC0809ADC0832

描述：?jiǎn)纹瑱C(jī)AD原理圖圖片：

這是自己這段時(shí)間做的AD轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)

以下是程序的源代碼，希望能對(duì)大家有用，同時(shí)希望和大家一起討論共同進(jìn)步ORG00H

START:MOVP3,#0FFH;

CLRP3.3;CS＝0選中芯片進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換CLRP3.6;NOP

SETBP3.6;WR由低到高，開始轉(zhuǎn)換NOP

JBP3.2,$;查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生INTR信號(hào)（低電平有效）SETBP3.3;停止AD轉(zhuǎn)換NOP

MOVP1,#0FFHCLRP3.3;選中ADCLRP3.7;讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)果NOP

SETBP3.7;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成MOVA,P1;SETBP3.3;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成jisuan:MOVB,#100

DIVAB;求轉(zhuǎn)換后的百位MOVR3,A;將百位存入R3MOVA,B;余數(shù)存入AMOVB,#10;分離十位DIVAB;B存入余數(shù)MOVR2,A;R2存十位MOVR0,B;個(gè)位存入R0;SETBP2.7;不明白作用MOVR4,#40;數(shù)碼管掃描次數(shù)QQQQ:MOVR1,#255;延時(shí);數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示QQQ:SETBP2.1;百位顯示SETBP2.2;MOVA,R3;百位顯示MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP0,A;段選CLRP2.0NOP;十位顯示SETBP2.0SETBP2.2MOVA,R2

MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ACLRP2.1NOP;個(gè)位顯示SETBP2.0SETBP2.1MOVA,R0

MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ANOPCLRP2.2;重復(fù)顯示DJNZR1,QQQDJNZR4,QQQQSJMPSTARTTABLE:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH;END

擴(kuò)展閱讀：基于單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計(jì)

目錄

摘要..............................................................1ABSTRACT..........................................................20文獻(xiàn)綜述........................................................31引言............................................................31.1任務(wù)分析與方案確定...........................................31.2單片機(jī)的系統(tǒng)分析..............................................41.3A/D轉(zhuǎn)換器的選取..............................................61.4傳感器的數(shù)據(jù)采集..............................................71.5顯示與鍵盤分析................................................92系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)...................................................112.1A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟...........................................112.2ADC0809內(nèi)部功能與引腳介紹...................................112.3ADC0809與MCS-51系列單片機(jī)的接口方法........................142.4控制器、振蕩源和復(fù)位電路.....................................152.5鍵盤與顯示電路...............................................173軟件設(shè)計(jì)......................................................183.1A/D轉(zhuǎn)換.....................................................183．2標(biāo)度變換....................................................213.3數(shù)制轉(zhuǎn)換.....................................................223.4鍵盤程序.....................................................233.5LED顯示程序.................................................244結(jié)論...........................................................25參考文獻(xiàn).........................................................26致謝.............................................................西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

基于單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計(jì)

XXX

西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶400716

摘要：A/D轉(zhuǎn)換是指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這在信號(hào)處理、信號(hào)傳輸?shù)阮I(lǐng)域具

有重要的意義。常用的A/D轉(zhuǎn)換電路有專用A/D集成電路、單片機(jī)ADC模塊，前者精度高、電路復(fù)雜，后者成本低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單�；�于單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換電路在實(shí)際電路中獲得了廣泛的應(yīng)用，論文對(duì)這一電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；AD轉(zhuǎn)換器；電路

西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

BasedonSCMA/DCircuitandProgramDesign

TANGXiaoling

CollegeofEngineeringandTechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China

Abstract:A/Dconversionreferstoanalogsignalsintodigitalsignals,whichinsignal

processing,signaltransmissionfieldshasthevitalsignificance.CommonlyusedA/DcircuithasdedicatedA/DICchip,highprecision,theformerADCmodulecircuit,thecomplex,lowcost,simpledesign.BasedonSCMA/Dcircuitinpracticalcircuithasbeenwidelyusedinthecircuit,thispapermakesAdetailedstudyofthestructure.

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0文獻(xiàn)綜述

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。該系統(tǒng)目的是便于對(duì)某些物理量進(jìn)行監(jiān)視。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的好壞取決于他的精度和速度。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)在保證精度的情況下盡可能的提高速度以滿足實(shí)時(shí)采樣、實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)控制的要求。在科學(xué)研究中應(yīng)用該系統(tǒng)可以獲得大量動(dòng)態(tài);是研究瞬間物理過程的重要手段;亦是獲取科學(xué)奧秘的重要手段之一。

本文采用新穎的方法完成設(shè)計(jì),用到的集成芯片主要有8051單片機(jī)、ADC0809、等.ADC0809主要作用是對(duì)八路模擬信號(hào)進(jìn)行選擇采集,并將其轉(zhuǎn)化為八位數(shù)字信號(hào),再送至主控制器(8051單片機(jī));由單片機(jī)外界鍵盤控制，由數(shù)碼管顯示。

1引言

在設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，作為系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。合理選著系統(tǒng)的構(gòu)成方案，合理規(guī)劃分硬件和軟件的功能，以有利于兼顧性能、價(jià)格比和縮短開發(fā)周期。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)以在充分滿足系統(tǒng)功能的前提下最簡(jiǎn)單為原則，在系統(tǒng)的運(yùn)用中，單片機(jī)被廣泛運(yùn)用。A/D轉(zhuǎn)換的方法是由傳輸信號(hào)與接收信號(hào)圖解方法，借助這種方法可以在已知發(fā)，接收點(diǎn)和存儲(chǔ)的條件下，制造出各式各樣的電器產(chǎn)品。1.1任務(wù)分析與方案確定

根據(jù)系統(tǒng)基本要求，將本系統(tǒng)劃分為如下幾個(gè)部分：信號(hào)調(diào)理電路

8路模擬信號(hào)的產(chǎn)生與A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)送端的數(shù)據(jù)采集與傳輸控制器

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人機(jī)通道的接口電路

數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)一般由信號(hào)調(diào)理電路，多路開關(guān)，采樣保持電路，A/D，單片機(jī)，電平轉(zhuǎn)換接口，接收端單片機(jī)（或PC機(jī)）組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示

LED被測(cè)物理傳感器預(yù)處理輸入接口ADCMCU鍵盤圖1一般系統(tǒng)框圖Fig.1generalsystemdiagram

1.2單片機(jī)的系統(tǒng)分析1.復(fù)位電路

單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。51的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位電平是高電平有效持續(xù)時(shí)間要有24個(gè)時(shí)鐘周期以上。本系統(tǒng)中單片機(jī)時(shí)鐘頻率為6MHz則復(fù)位脈沖至少應(yīng)為4us。方案一：上電復(fù)位電路

圖2上電復(fù)位圖3外部復(fù)位Fig.2TheresetFig.3Externalreset

上電瞬間，RST端的的電位與Vcc相同，隨著電容的逐步充電，充電電流減小，RST電位逐漸下降。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上二個(gè)機(jī)器周期，在這段時(shí)間里，振蕩建立時(shí)間不超過10ms。復(fù)位電路的典型參數(shù)為：

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C取10uF,R取8.2k,故時(shí)間常數(shù)

=RC=101068.2103=82ms

以滿足要求。方案二.外部復(fù)位電路

按下開關(guān)時(shí)，電源通過電阻對(duì)外接電容進(jìn)行充電，使RES端為高電平，復(fù)位按鈕松開后，電容通過下拉電阻放電，逐漸使RET端恢復(fù)低電平。

圖4外部上電復(fù)位Fig.4Theexternalelectricreset

方案三：上電外部復(fù)位電路

典型的上電外部復(fù)位電路是既具有上電復(fù)位又具有外部復(fù)位電路，上電瞬間，C與Rx構(gòu)成充電電路，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，只要RST保持足夠的高電平，就能使單片機(jī)復(fù)位。

一般取C=22uF，R=200,Rx=1k,此時(shí)

=221061103=22ms

當(dāng)按下按鈕，RST出現(xiàn)2.振蕩源

在MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1(19)、XTAL2(18)分別是此放大器的輸入端和輸出端。方案一：內(nèi)部方式

與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起組成一個(gè)自激振蕩器。方案二：外部方式

外部振蕩器信號(hào)的接法與芯片類型有關(guān)。CMOS工藝的MCU其XTAL1端接外部時(shí)鐘信號(hào)，XTAL2端可懸空。HMOS工藝的MCU則XTAL2端接外部時(shí)

5

10005=4.2V時(shí)，使單片機(jī)復(fù)位。12西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

鐘信號(hào)，XTAL1端須接地。

在MCS-51單片機(jī)系列芯片中，用8051或8751芯片可以構(gòu)成最小系統(tǒng)。因?yàn)?051和8751是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，用這種芯片構(gòu)成的單片及最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。8051構(gòu)成的最小系統(tǒng)特點(diǎn)：

受集成度所限，只能用于小型控制單元。有可供用戶使用的大量的I/O口線。

僅有芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器，故存儲(chǔ)器的容量有限。

8051的應(yīng)用軟件要依靠半導(dǎo)體掩膜技術(shù)植入，適于在大批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)中使用。

1.3A/D轉(zhuǎn)換器的選取1.轉(zhuǎn)換時(shí)間的選擇

轉(zhuǎn)換速度是指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)，是一個(gè)很重要的指標(biāo)。A/D轉(zhuǎn)換器型號(hào)不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常，8位逐次比較式ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us左右。由于本系統(tǒng)的控制時(shí)間允許，可選8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。

2.ADC位數(shù)的選擇

A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定著信號(hào)采集的精度和分辨率。

要求精度為0.5%。對(duì)于該8個(gè)通道的輸入信號(hào)，8位A/D轉(zhuǎn)換器，其精度為

2輸入為0～5V時(shí)，分辨率為

Fs80.39%

v50.0196V2121N8v

Fs

A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程值

NADC的二進(jìn)制位數(shù)

量化誤差為

Q

NvFs(21)25(21)280.0098V

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ADC0809是TI公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè)8位的逼近型的ADC部分，并提供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。

用它可直接將8個(gè)單端模擬信號(hào)輸入，分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回監(jiān)測(cè)、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計(jì)中選用該芯片作為A/D轉(zhuǎn)換電路的核心。

1.4傳感器的數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集方式有順序控制數(shù)據(jù)采集和程序控制數(shù)據(jù)采集。

方案一：順序控制數(shù)據(jù)采集，顧名思義，它是對(duì)各路被采集參數(shù)，按時(shí)間順序依次輪流采樣。原理如下圖5所示，系統(tǒng)的性能完全由硬件設(shè)備決定。在每次的采集過程中，所采集參數(shù)的數(shù)目、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣速率、采樣精度都固定不變。若要改變這些指標(biāo)，需改變接線或更換設(shè)備方能實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集時(shí)，控制多路傳輸門開啟和關(guān)閉的信號(hào)來自脈沖分配器，在時(shí)鐘脈沖的推動(dòng)下，這些控制信號(hào)不斷循環(huán)，使傳輸門以先后順序循環(huán)啟閉。

圖5順序數(shù)據(jù)采集原理

Fig.5Sequentialdatacollectionprinciple

方案二：程序控制數(shù)據(jù)采集，由硬件和軟件兩部分組成。，據(jù)不同的采集需要，在程序存儲(chǔ)器中，存放若干種信號(hào)采集程序，選擇相應(yīng)的采集程序進(jìn)行采集工作，還可通過編新的程序，以滿足不同采樣任務(wù)的要求。如圖6所示。

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圖6程序控制數(shù)據(jù)采集原理

Fig.6Programcontroldatacollectionprinciple

程序控制數(shù)據(jù)采集的采樣通道地址可隨意選擇，控制多路傳輸門開啟的通道地址碼由存儲(chǔ)器中讀出的指令確定。即改變存儲(chǔ)器中的指令內(nèi)容便可改變通道地址。

由于順序控制數(shù)據(jù)采集方式

缺乏通用性和靈活性，所以本設(shè)計(jì)中選用程序控制數(shù)據(jù)采集方式。

采集多路模擬信號(hào)時(shí)，一般用多路模擬開關(guān)巡回檢測(cè)的方式，即一種數(shù)據(jù)采集的方式。利用多路開關(guān)（MUX）讓多個(gè)被測(cè)對(duì)象共用同一個(gè)采集通道，這就是多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)。當(dāng)采集高速信號(hào)時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器前端還需加采樣/保持(S/H)電路。

待測(cè)量一般不能直接被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通常要進(jìn)行放大、特性補(bǔ)償、濾波等環(huán)節(jié)的預(yù)處理。被測(cè)信號(hào)往往因?yàn)榉�值較小，而且可能還含有多余的高頻分量等原因，不能直接送給A/D轉(zhuǎn)換器，需對(duì)其進(jìn)行必要的處理，即信號(hào)調(diào)理。如對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、衰減、濾波等。

通常希望輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)能接近A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程以保證轉(zhuǎn)換精度，因此在直流電流電源輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器之間應(yīng)接入放大器以滿足要求。

本題要求中的被測(cè)量為0～5V直流信號(hào)，由于輸出電壓比較大，滿足A/D轉(zhuǎn)換輸入的要求，故可省去放大器，而將電源輸出直接連接至A/D轉(zhuǎn)換器輸入端。

多路數(shù)據(jù)采集輸入通道的結(jié)構(gòu)圖7所示。

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圖7多路數(shù)據(jù)采集輸入通道結(jié)構(gòu)Fig.7datacollectioninputchannelstructure

注：緩慢變化信號(hào)和直流信號(hào)，采樣保持電路可以省略。1.5顯示與鍵盤分析

對(duì)系統(tǒng)發(fā)出命令和輸出顯示測(cè)量結(jié)果，主要是由鍵盤和LED數(shù)碼顯示器組成。

緩慢變化信號(hào)和直流信號(hào)，要求用數(shù)碼管適時(shí)地進(jìn)行十進(jìn)制顯示，由于精度要達(dá)到0.5%，所以這里用5只LED數(shù)碼顯示器來表示該十進(jìn)制數(shù)，用兩只七段數(shù)碼顯示器表示通道號(hào)。為實(shí)現(xiàn)通道的選取，用鍵盤實(shí)現(xiàn)控制功能。1．譯碼方法

用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。方案一：硬件譯碼

硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標(biāo)準(zhǔn)的BCD碼即可，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。方案二：軟件譯碼

軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。2．顯示方法

在該單片機(jī)系統(tǒng)中，使用7段LED顯示器構(gòu)成8位顯示器，段選線控制顯示的字符，位選線控制顯示位的亮或暗。方案一：靜態(tài)顯示

靜態(tài)顯示，顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出

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后就不用再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次數(shù)據(jù)。

編程容易，管理簡(jiǎn)單，顯示亮度高，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間。但引線多，線路復(fù)雜，硬件成本高。方案二：動(dòng)態(tài)顯示

動(dòng)態(tài)顯示需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會(huì)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多。

這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。

當(dāng)顯示裝置中有多個(gè)多段LED時(shí)，通常采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)電路，節(jié)省開銷。3．顯示接口芯片的選擇方案一：8279接口芯片

8279是Intel公司的通用可編程鍵盤和顯示器接口電路芯片，內(nèi)部有顯示RAM。8279可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤和顯示器的自動(dòng)掃描，識(shí)別閉合鍵的鍵號(hào)，完成顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。從而大大節(jié)省了CPU處理鍵盤和顯示器的時(shí)間，提高了CPU的工作效率。另外，8279與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，工作可靠。但8279所需外圍元件多（顯示驅(qū)動(dòng)、譯碼等）、命令字多，調(diào)試?yán)щy，占用電路板面積大、綜合成本高，在中小系統(tǒng)中常常大材小用。方案二：8155接口芯片

采用并行口擴(kuò)展芯片擴(kuò)展并行口的方法來設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)。用做顯示系統(tǒng)的傳統(tǒng)的芯片有8155、8255、8279等。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是速度快，顯示數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是，占用單片機(jī)口線多。如用8155，其內(nèi)部集成有：256個(gè)字節(jié)的SRAM、一個(gè)14位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器和3個(gè)并行端口PA、PB和PC。但此方案同樣需要驅(qū)動(dòng)顯示，同時(shí)顯示掃描還需占用CPU大量時(shí)間。但為設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化帶來方便，所以采用該芯片作為顯示接口芯片，A口為位選線，B口為段選線。4．鍵盤電路的確定

為了在控制系統(tǒng)中完成采集通道的選擇，還需要為該系統(tǒng)設(shè)置鍵盤。由于功能要求簡(jiǎn)單，僅用兩個(gè)按鍵即可完成選擇功能，降低了系統(tǒng)的硬件開銷，軟件處理簡(jiǎn)單。

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2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟1.采樣-保持

為了能不失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號(hào)的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即

fs2fImax

由于A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時(shí)間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開始。實(shí)際中采樣-保持是做成一個(gè)電路。2.量化與編碼

模擬信號(hào)經(jīng)采樣-保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號(hào)的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號(hào)在給定時(shí)刻上的瞬時(shí)值，并不是數(shù)字信號(hào)。還要把每個(gè)樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。

以上為A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟，在本電路中由ADC0809芯片完成。2.2ADC0809內(nèi)部功能與引腳介紹

ADC0809八位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器是一種單片CMOS器件，包括8位模擬轉(zhuǎn)換器、8通道轉(zhuǎn)換開關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。8路轉(zhuǎn)換開關(guān)能直接連通8個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8所示。

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圖8ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.8ADC0809internalstructure

主要性能

逐次比較型CMOS工藝制造單電源供電

無需零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整

具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與TTL兼容易與各種微控制器接口具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)分辨率：8位功耗：15mW

最大不可調(diào)誤差小于±1LSB（最低有效位）轉(zhuǎn)換時(shí)間（fCLK500KHz）128us轉(zhuǎn)換精度：0.4%

12

1.ADC08西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

ADC0809沒有內(nèi)部時(shí)鐘，必須由外部提供，其范圍為10～1280kHz。典型時(shí)鐘頻率為640kHz

2.引腳排列及各引腳的功能，引腳排列如圖9所示。

圖9A/DC0809引腳Fig.9A/DC0809pin

各引腳的功能如下：

IN0～I(xiàn)N7：8個(gè)通道的模擬量輸入端。可輸入0～5V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。D0～D7：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。A、B、C：通道選擇端。當(dāng)CBA=000時(shí)，IN0輸入；當(dāng)CBA=111時(shí)，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號(hào)輸入端。該信號(hào)在上升沿處把A、B、C的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開關(guān)的地址鎖存器中，從而選通8路模擬信號(hào)中的某一路。

START：?jiǎn)��?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。從START端輸入一個(gè)正脈沖，其下降沿啟動(dòng)ADC0809開始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應(yīng)不小于100～200ns。

EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)榈碗娖�。OE：輸出允許端。

CLK：時(shí)鐘輸入端。ADC0809的典型時(shí)鐘頻率為640kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100μs。REF(-)、REF(+)：參考電壓輸入端。ADC0809的參考電壓為＋5V。VCC、GND：供電電源端。ADC0809使用＋5V單一電源供電。

當(dāng)ALE為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。在START上升沿時(shí)，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，此期間START應(yīng)保持低電平。在START下降沿后10us左右，轉(zhuǎn)換

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結(jié)束信號(hào)變?yōu)榈碗娖�，EOC為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE為低電平時(shí)，D0～D7為高阻狀態(tài)，OE為高電平時(shí)，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。

2.3ADC0809與MCS-51系列單片機(jī)的接口方法

ADC0809與8051單片機(jī)的硬件接口有3種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時(shí)等待方式，本題中選用中斷接口方式。

由于ADC0809無片內(nèi)時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)可由單片機(jī)的ALE信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得。ALE引腳得脈沖頻率是8051時(shí)鐘頻率的1/6。該題目中單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用6MHz,則ALE輸出的頻率是1MHz，二分頻后為500KHz,符合ADC0809對(duì)頻率的要求。

由于ADC0809內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，所以通道地址由P0口的低3位直接與ADC0809的A、B、C相連。通道基本地址為0000H～0007H。

控制信號(hào)：將P2.7作為片選信號(hào)，在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的寫信號(hào)和P2.7控制ADC的地址鎖存和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。由于ALE和START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。

在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào)RD和P2.7引腳經(jīng)或非門后，產(chǎn)生正脈沖作為OE信號(hào)，用一打開三態(tài)輸出鎖存器。其接口電路如圖10所示。

圖10ADC0809與MCS-51的接口電路Fig.10ADC0809withMCS-51interfacecircuit

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START信號(hào)和OE信號(hào)的邏輯表達(dá)式為

圖11ADC0809時(shí)序圖

Fig.11ADC0809timingdiagram

當(dāng)8051通過對(duì)0000H～0007H（基本地址）中的某個(gè)口地址進(jìn)行一次寫操作，即可啟動(dòng)相應(yīng)通道的A／D轉(zhuǎn)換；當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后,ADC0809的EOC端向8051發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)；8051通過對(duì)0000H～0007H中的某個(gè)口地址進(jìn)行一次讀操作，即可得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。

注：ADC0809的基準(zhǔn)電壓可通過基準(zhǔn)電壓芯片供給，如MAX875,可供給5V基準(zhǔn)電壓。

2.4控制器、振蕩源和復(fù)位電路

復(fù)位即回到初始狀態(tài)，是單片機(jī)經(jīng)常進(jìn)入的工作狀態(tài)。單片機(jī)振蕩電路的振蕩周期和時(shí)鐘電路的時(shí)鐘周期決定了CPU的時(shí)序。1．復(fù)位電路

單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。無論是HMOS還是CHMOS型，在振蕩器正運(yùn)行的情況下，RST引腳保持二個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)間的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。

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在RST端出現(xiàn)高電平的第二個(gè)周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以后每個(gè)周期復(fù)位一次，直至RST端變低。本文采用上電外部復(fù)位電路，如圖12所示，相關(guān)參數(shù)為典型值。

圖12上電外部復(fù)位電路Fig.12Theexternalresetcircuit

2.振蕩源

內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖13所示。外接晶體以及電容c1、c2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中，內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，一般晶振可在2～12MHz之間任選。對(duì)外接電容值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會(huì)影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。外接晶體時(shí)，c1和c2通常選30pF左右；外接陶瓷諧振器時(shí)，c1和c2的典型值為47pF。

圖13內(nèi)部振蕩器方式

Fig.13Internaloscillator

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2.5鍵盤與顯示電路1.鍵盤

鍵盤由一組常開按鍵開關(guān)組成。鍵盤系統(tǒng)的主要工作包括及時(shí)發(fā)現(xiàn)有鍵閉合，并作相應(yīng)的處理。

圖14鍵盤硬件邏輯Fig.14Keyboardhardwarelogic

本系統(tǒng)中采用中斷方式的開關(guān)代替鍵盤，完成采集通道的選擇。硬件邏輯如圖14所示。2.顯示

顯示部分為8個(gè)共陰極的七段LED顯示器，8個(gè)七段LED的a～dp字段的引腳分別由8個(gè)OC門同相驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。OC門驅(qū)動(dòng)器用7407，當(dāng)7407輸出低電平時(shí)，沒有電流流過LED，當(dāng)7407輸出為開路狀態(tài)時(shí)，電流經(jīng)100限流電阻流入LED顯示器，每個(gè)七段LED的公共端都接一個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器，反相驅(qū)動(dòng)器使用75452，當(dāng)某一字段需要亮?xí)r，該LED公共端的反相驅(qū)動(dòng)器必須是低電平輸出，并且這一字段的同相驅(qū)動(dòng)器必須是高電平輸出。單片機(jī)通過8155接口芯片的A口位選，經(jīng)B口確定那些字段LED發(fā)光。LED發(fā)光時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流計(jì)算如下，每一字段脈沖電流

I1VCC(VFVCS)5(1.60.9)25mA

R0.1VFLED正向壓降VCS晶體管的飽和壓降

公共端最大電流

I2NI1825200mA

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原理圖如圖15所示

圖15顯示電路原理Fig.15Displaycircuitprinciple

3軟件設(shè)計(jì)

3.1A/D轉(zhuǎn)換

中斷方式使用EOC信號(hào)作為向8051的中斷申請(qǐng)。在主程序中，向ADC發(fā)出首次啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)后，并計(jì)數(shù)管理轉(zhuǎn)換通道數(shù)。當(dāng)檢測(cè)到EOC的請(qǐng)求后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換，后繼續(xù)執(zhí)行。圖16為A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖。17為中斷流程圖。

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各通道采完？Y關(guān)中斷中斷處理N啟動(dòng)轉(zhuǎn)換等待中斷置通道數(shù)置DPTR定義A/D轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)首地址開中斷開始返回圖16數(shù)據(jù)采集程序流程Fig.16Datacollectionprocessflow

源程序：1.由電路圖可以知道：ADC0809的地址是70FFh

2.ADC0809的8個(gè)模擬通道所對(duì)應(yīng)的口地址是78FFh~7FFFh

3.采樣的開始，只要對(duì)模擬通道對(duì)應(yīng)的地址寫入一個(gè)數(shù)即啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。4.由P1.0查詢ADC0809的EOC信號(hào)，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成5.8個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果依次放入20h～27h存儲(chǔ)單元中

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以下是8路數(shù)據(jù)采集程序org0000h

movr1,#20h

movr2,#8h;channelnumber!movtl0,#0hmovth0,#0b8h;movtmod,#1hclret0setbtr0movscon,#40hmovdptr,#78ffhloop:mova,r2subba,r1jnzloop2movr1,#0h

movdptr,#78ffhmovr1,#0h

movdptr,#78ffhloop1:jnbtf0,loop1clrtf0movtl0,#0hmovth0,#0b8h

loop2:movx@dptr,a;startA/Dloop3:jbp1.0,loop3

loop4:jnbp1.0,loop4;checkflag

movxa,@dptr;readresultmov@r1,a;saveresultincdph;nextchannelincr1ljmploop

開始取轉(zhuǎn)換量存入A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)通道號(hào)+1緩存單元地址+1通道數(shù)-1啟動(dòng)下次轉(zhuǎn)換返回圖17數(shù)據(jù)采集中斷程序流程圖Fig.17Dataacquisitioninterruptrogramflowchart20

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end3．2標(biāo)度變換

該單片機(jī)系統(tǒng)中，被測(cè)量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，均統(tǒng)一為0～255二進(jìn)制碼，因此要把A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)碼X變換成被測(cè)量的實(shí)際數(shù)值。開始定義標(biāo)度變換緩沖區(qū)R0指向A./D轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)標(biāo)度變換N變換完畢？Y返回

圖18標(biāo)度變換程序流程圖Fig.18Scaletransformprogramflowchart

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3.3數(shù)制轉(zhuǎn)換

由于標(biāo)度變換后得到兩個(gè)字節(jié)的實(shí)際數(shù)值，不能直接送顯示端顯示，須經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚恚ù颂帉⑵滢D(zhuǎn)換為5位非壓縮BCD碼），才能送顯示端輸出顯示。開始置取數(shù)地址指針R0的初值置通道號(hào)存儲(chǔ)單元通道號(hào)左移1位取數(shù)至R4R5置BCD碼存儲(chǔ)單元的首地址置BCD碼個(gè)數(shù)置除數(shù)調(diào)用NDIV子程序存入顯示緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū)地址+1NBCD轉(zhuǎn)換完畢？Y返回圖19雙字節(jié)二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼程序流

Fig.19DoublebytebinaryintegerconvertBCDprogramflow

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3.4鍵盤程序

鍵盤部分軟件主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)通道號(hào)指示緩沖區(qū)的數(shù)值進(jìn)行增或減，從而控制通道的選擇。開始PSW,ACC壓棧保護(hù)Y按鍵1中斷P1.0=1?（通道加）NYP1.1=1?按鍵2中斷(通道減)NPSW,ACC出棧返回

圖20鍵盤中斷程序流Fig.20Keyboardprogramflowinterruption

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3.5LED顯示程序

將內(nèi)部RAM中20H～28H單元中的8個(gè)分離BCD碼，譯碼后從左至右依次顯示出來，編制的程序流程圖如下：開始指向A口取位選碼指定顯示位指向B口取顯示字符查七段碼段選碼B口送出調(diào)用1ms延時(shí)子程準(zhǔn)備顯示下一位位選N8位顯示完畢？Y返回圖21LED顯示程序流程圖Fig.21LEDdisplayprogramflowchart

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4結(jié)論

單片機(jī)具有體積小，功耗低，功能強(qiáng)，通用性好，性價(jià)比高易組裝成機(jī)電儀一體化的各種智能控制設(shè)備和儀器，儀表。面向在線應(yīng)用，能針對(duì)各類控制任務(wù)的簡(jiǎn)繁靈活配置，因而能獲得最佳的費(fèi)效比。易于實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)，避免不必要的二次開發(fā)過程，減少系統(tǒng)的研發(fā)費(fèi)用，產(chǎn)品升級(jí)周期短。易于多機(jī)使用主從分布式的集散控制，提高控制系統(tǒng)的效率�？垢蓴_能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍廣，能在各種惡劣環(huán)境下可靠地工作。指令精簡(jiǎn)，實(shí)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活易于推廣運(yùn)用。

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參考文獻(xiàn)

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致謝

經(jīng)過幾個(gè)月的準(zhǔn)備，查閱了很多參考書，閱讀了很多關(guān)于根單片機(jī)方面的知識(shí)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成但不是好滿意請(qǐng)張老師檢查。作為一個(gè)成考生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，回想起設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)個(gè)困難，腦中涌動(dòng)的全是單片機(jī)。首先要感謝的是我的指導(dǎo)教師張濟(jì)龍教授，從題目的確定，，到后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)都給了我悉心的指導(dǎo)。論文的邏輯結(jié)構(gòu)不清晰時(shí)，做得不好的地方還請(qǐng)張老師多多體涼，指出我的問題所在。除了敬佩張老師的專業(yè)水平外，您的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。使我了解了控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法。然后感謝與我同窗二年的同學(xué)。他們以各自的方式在學(xué)習(xí)和生活上給與我可感知而不可言說的溫暖。這些都成為我記憶深處難以忘懷的美麗風(fēng)景。最后感謝大學(xué)二年所有的老師，為我打下了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，有利于我以后的工作和學(xué)習(xí)。

二年時(shí)間，白駒過隙，有太多的事歷歷在目，宛如昨日；有太多的人音容笑貌，躍然紙上。此刻，我心潮澎湃，再次向我尊敬的老師們和同窗們表達(dá)我最誠(chéng)摯的謝意。

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