《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程自主學(xué)習(xí)報(bào)告

1、微機(jī)原理及應(yīng)用課程自主學(xué)習(xí)報(bào)告一、單片機(jī)與 D/A 轉(zhuǎn)換器組成波形發(fā)生器 單片機(jī)處理的是數(shù)字量。然而，在單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制和智能儀表等應(yīng)用系統(tǒng) 中，被控制量或被測(cè)對(duì)象的有關(guān)參量往往是一些連續(xù)變化的模擬量， 如溫度、 壓 力、流量等物理量。這些模擬量必須轉(zhuǎn)化成數(shù)字量后才能輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果也常常需要轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)， 驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)被 控對(duì)象的控制。 如果輸入是非電量的模擬信號(hào)， 還需通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并 加以放大。這時(shí)就需要解決單片機(jī)的 D/A、A/D 的接口技術(shù)問(wèn)題。本次，就 D/A 轉(zhuǎn)換器原理及簡(jiǎn)單應(yīng)用進(jìn)行了學(xué)習(xí)。將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過(guò)程稱為數(shù)/ 模轉(zhuǎn)

2、換（ Digit to Analog ，D/A），實(shí)現(xiàn) D/A轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為 D/A轉(zhuǎn)換器或 DAC。1.1 D/A 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（ 1） 分辨率 分辨率表示對(duì)輸入的最小數(shù)字量信號(hào)的分辨能力，即當(dāng)輸入數(shù)字量 最低位（ LSB）發(fā)生一次變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)輸出模擬量的變化量。它與輸入 數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。 通常定義刻度值與 之比。例如，如果滿量程為 5V，設(shè) 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換，分辨率為 5/ =19.5mV，即二進(jìn)制變化一位可引起模擬 電壓變化 19.5mV。位數(shù)越多分辨率就越高。分辨率也可用百分比表示， 如 8 位 DAC的百分比分辨率為 0.4%。（2）建立時(shí)間 建立時(shí)間是描述轉(zhuǎn)換速度快

3、慢的一個(gè)重要參數(shù)，是 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入 數(shù)字量為滿刻度值（各二進(jìn)制各位全為 1）時(shí)，從輸入信號(hào)到模擬量電 壓輸出達(dá)到滿刻度值或滿刻度值的某一百分比 （如 99%）所需的時(shí)間 （也 可表述為：從輸入數(shù)字量到轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出達(dá)到最終值并穩(wěn)定（終值誤 差 1/2LSB）所需的時(shí)間。電流型快（幾百 ns幾 s），電壓型慢。例： DAC0808建立時(shí)間約 150ns，DAC0832為 1us。），也可稱之為 D/A 轉(zhuǎn)換速 度。（3）轉(zhuǎn)換精度精度參數(shù)用于描述 D/A 轉(zhuǎn)換的精度程度，一般用誤差大小表示。通 常以滿刻度電壓（滿量程電壓） VFS 的百分?jǐn)?shù)形式給出。例如，精度為 0.1%指的是最大誤差為 V

4、FS的 0.1%，若 VFS為 10V，則最大誤差為 10mV。精度不等于分辨率。（4）線性度 線性度（也稱非線性誤差）是實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之 間的最大偏差。常以相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)表示。如是指實(shí)際輸 出值與理論值之差在滿刻度的以內(nèi)。1.2 典型 D/A 轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832（1） DAC0832簡(jiǎn)介DAC0832, 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有輸入數(shù)據(jù)寄存器，可直接與單片 機(jī)接口。以電流形式輸出，可外接運(yùn)算放大器。屬于該系列的芯片還有 DAC0830、 DAC0831 ，它們可以相互代換。DAC0832主要特性：? 分辨率位；? 電流輸出，穩(wěn)定時(shí)間為 S；? 輸出電流線性度可在

5、滿量程下調(diào)節(jié)；? 可雙緩沖輸入、單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入；? 邏輯電平輸入與 TTL 電平兼容；? 單一電源供電（ 5V 15V）；? 低功耗， 20m。（2） DAC0832的邏輯結(jié)構(gòu)邏輯功能：3）DAC0832應(yīng)用單極性電壓輸出 由運(yùn)算放大器進(jìn)行電流到的電壓轉(zhuǎn)換，使用內(nèi)部反饋電阻。輸出電 壓值 VOUT和輸入數(shù)字量 D的關(guān)系：VOUT = VREF D/256D = 0 255， VOUT = 0 VREF 255/256VREF = 5V， VOUT = 0 + （ 255/256 ）VVREF = +5V， VOUT = 0 （255/256 ）V雙極性輸出 如果實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中要求輸出

6、模擬電壓為雙極性，則需用轉(zhuǎn)換電路 實(shí)現(xiàn)。其中 R2=R3=2R1VOUT= 2VREFD/256 VREF= （2D/2561）VREFD = 0， VOUT= VREF；D = 128 ， VOUT= 0；D = 255， VOUT= （2255/256 1） VREF= （254/255）VREF 即：輸入數(shù)字為 0255時(shí)，輸出電壓在 VREF + VREF之間變化。 程控電壓放大器1.3 DAC8080原理及應(yīng)用 DAC0808引腳功能DAC0808是 8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片，電流輸出，穩(wěn)定時(shí)間為 150ns, 驅(qū)動(dòng)電壓 5V,33mW。DAC0808可以直接和 TTL,DTL 和 C

7、MOS邏輯電平相兼 容。引腳功能A1A8:8 位并行數(shù)據(jù)輸入端（ A1為最高位， A8 為最低位）VREF（）: 正向參考電壓（需要加電阻）VREF（） ：負(fù)向參考電壓，接地IOUT:電流輸出端VEE:負(fù)電壓輸入端COM：Pcompensation（補(bǔ)償），補(bǔ)償端，與 VEE之間接電容（R14=5k時(shí)，(R14為 14 引腳的外接電阻 )，一般為 0.1uF，電容必須隨著 R14的增加 而適當(dāng)增加)GND：接地端， VCC：電源端，在 proteus 中都已隱藏。 DAC0808典型電路如下圖所示,VEE接-5V電壓， COMP端與VEE之間接 0.1uF電容， VREF(+)通過(guò) 5K電阻接

8、 +5V電源， VREF(-)接地。輸出端 IOUT連接運(yùn)算 放大器反向輸入端。運(yùn)算放大器同相輸入端接地。方形波的產(chǎn)生：Proteus 仿真運(yùn)行后示波器界面：C程序如下：誤差 0us#include void Delay10ms(void) / unsigned char a,b,c; for(c=1;c0;c-) for(b=38;b0;b-) for(a=130;a0;a-);void main(void)while(1)P2=0x00;Delay10ms();P2=0xff;Delay10ms();、單片機(jī)與 DS18B20接口2.1 單總線( 1-Wire )簡(jiǎn)介1-Wire 是美國(guó)

9、Dallas 公司的一項(xiàng)專有技術(shù)，它使用一根導(dǎo)線進(jìn)行信號(hào) 雙向傳輸，具有接口簡(jiǎn)單、容易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。所有的 1-Wir 總線器件都具有 一個(gè)共同的特征；無(wú)論是芯片內(nèi)還是 iButton 內(nèi)，在出廠時(shí)每個(gè)器件都有一 個(gè)與其它任何器件互不重復(fù)的固定的序列號(hào)。也就是說(shuō)，每一個(gè)器件都是唯 一的。一旦器件的序列號(hào)已知，通過(guò)這個(gè)序列號(hào)，任意一個(gè)器件都可以從眾 多連到同 1-Wire 總線的器件中被選出用于通信。2.2 DS18B20 簡(jiǎn)介DS18B20是美國(guó) Dallas 公司推出的數(shù)字溫度傳感器。它將溫度傳感器、 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路集成到了一起，外形如同一只三極管。2.2.1 DS18B20 的主要特性1) 適

10、合電壓范圍寬 :3.0 5.5V, 在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。2) 獨(dú)特的單線借口方式： DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需一條信號(hào) 線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通信。3) 測(cè)溫范圍： -55 +125，在 -10+85時(shí)精度為 0.5 .4) 可實(shí)現(xiàn) 912 位分辨率的編程，對(duì)應(yīng)可分辨溫度分別為 0.5 、 0.25 、0.125 和 0.0625 ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 在 9 位分辨率時(shí) 最多在 93.75ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)化成數(shù)字，在 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)化成數(shù)字。5) 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)在一條 DQ線上，實(shí) 現(xiàn)“一

11、線制” 單主機(jī)多主機(jī)分布式溫度采集系統(tǒng)， DS18B20依靠各 自的序列號(hào)采用分時(shí)方式與主控器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。6) 負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能 正常工作。2.2.2 DS18B20 的封裝和引腳引腳功能定義如下DQ:數(shù)據(jù)輸入輸出，可直接與單片機(jī)的 I/O 口相連。：+5V電源電壓GND：電源地。2.2.3 DS18B20 工作原理 1）測(cè)溫原理圖：圖中低溫度系數(shù)晶振的震蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻 率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1. 高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩率明顯 改變，所產(chǎn)生的的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存 器被預(yù)置在 -55 所對(duì)

12、應(yīng)的的一個(gè)基數(shù)值。 計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn) 生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存 器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1重新開(kāi)始對(duì) 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2 技術(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè) 溫度。圖 3 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸 出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。2）操作流程1、復(fù)位2、存在脈沖3、控制器發(fā)送 ROM指令4、控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令5、執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫(xiě)復(fù)位時(shí)序圖讀時(shí)序圖在 PROTEU仿S 真軟件中實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和 DS1

13、8B20的接口 硬件圖：C源程序：#includereg51.h#includeintrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define out P0sbit smg1=out4;sbit smg2=out5;sbit DQ=P37;void delay5(uchar);void init_ds18b20(void);uchar readbyte(void);void writebyte(uchar);uchar retemp(void);void main(void) / 主函數(shù)uchar i,temp;ucha

14、r j; /delay5 循環(huán)次數(shù)控制變量，用于較長(zhǎng)時(shí)延 for(j=0;j10;j+)delay5(100);while(1)temp=retemp();for(i=0;i10;i+) / 連續(xù)掃描數(shù)碼管 10 次 out=(temp/10)&0x0f; smg1=0; smg2=1;for(j=0;j10;j+) / 延時(shí) 5mS delay5(100);out=(temp%10)&0x0f;smg1=1;smg2=0;for(j=0;j0;i-)DQ=0; delay5(1);DQ=1; /15us date=1;if(DQ) date|=0x80; delay5(11);return(

15、date);void writebyte(uchar dat)uchar i=0; for(i=8;i0;i-)DQ=0;DQ=dat&0x01; / delay5(12); / DQ=1;dat=1; delay5(5);uchar retemp(void) /函數(shù)： DS18B20初始化/ 讀取 1 字節(jié)數(shù)據(jù)內(nèi)拉釋放總線/ 函數(shù)：寫(xiě) 1 字節(jié)寫(xiě) 1 ，在 15us 內(nèi)拉低寫(xiě) 0 ，拉低 60us函數(shù)：讀取溫度uchar a,b,tt;uint t;init_ds18b20(); writebyte(0xCC); writebyte(0x44);init_ds18b20(); writeby

16、te(0xCC); writebyte(0xBE); a=readbyte(); b=readbyte(); t=b;t=8;t=t|a;tt=t*0.0625; return(tt);三、心得與反思首先，本人覺(jué)得單片機(jī)原理及其應(yīng)用這門(mén)課程有點(diǎn)難，專業(yè)術(shù)語(yǔ)太多了，看 起來(lái)、聽(tīng)起來(lái)都很陌生，不太容易理解。但慢慢發(fā)現(xiàn)這門(mén)課非常有趣，實(shí)用性非 常強(qiáng)，我認(rèn)為這門(mén)課和 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是所學(xué)課程中最具有實(shí)用價(jià)值的課程。 老師上課也挺好的， 上課時(shí)可根據(jù)李老師圖文并茂的 PPT上機(jī)實(shí)踐，但是不同人 的理解能力各不相同， 老師講的理論知識(shí)我總是稀里糊涂的， 一講到某個(gè)知識(shí)點(diǎn) 我就會(huì)反問(wèn)自己 “為什么？”，雖然

17、老師解釋了， 但是還是不太懂 老師是不 是可以用更加通俗易懂的語(yǔ)言文字來(lái)教學(xué)呢？單片機(jī)的學(xué)習(xí)其實(shí)是非常有意思 的，我感覺(jué)課時(shí)安排還是比較少， 單片機(jī)的概念剛建立起課程就結(jié)束了， 實(shí)驗(yàn)課 也就只有幾次，有點(diǎn)遺憾。這也體現(xiàn)了大學(xué)學(xué)習(xí)的真諦：自主學(xué)習(xí)為主，老師傳 道授業(yè)解惑為輔！“書(shū)讀百遍，其義自見(jiàn)” ，平時(shí)還是應(yīng)該多看看單片機(jī)原理書(shū)， 掃掃冒，書(shū)看的多了，自然而然就慢慢理解了。最后留下一句話勉勵(lì)自己：越有 差距，越要努力；越有困惑，越得看書(shū)！參考文獻(xiàn)單片機(jī)原理與應(yīng)用及 C51編程技術(shù)高雪芹機(jī)械工業(yè)出版社 上課用教材及 PPT勵(lì)志故事給予有個(gè)老木匠準(zhǔn)備退休，他告訴老板， 說(shuō)要離開(kāi)建筑行業(yè)， 回家與妻子兒女享受天倫之樂(lè)。老板舍不得他的好工人走， 問(wèn)他是否能幫忙再建一座房子， 老木匠說(shuō)可以。 但是大家后來(lái)都看得出來(lái)，他的心已不在工作上，他用的是軟料，出的是粗活。房子建好的時(shí)候，老板把大門(mén) 的鑰匙遞給他。 這是你的房子， 他說(shuō)， 我送給你