單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目AD-DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 學(xué)習(xí)I2C串行總線(xiàn)的工作原理2、 學(xué)習(xí)A/D芯片PCF8591的工作原理3、 學(xué)習(xí)C51編寫(xiě)程序控制AD-DA轉(zhuǎn)換【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、 學(xué)習(xí)I2C總線(xiàn)的工作方式、尋址方式和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程；2、 學(xué)習(xí)A/D芯片PCF8591的引腳、電路圖及其控制字節(jié)的使用；3、 實(shí)現(xiàn)給定的程序，學(xué)習(xí)AD-DA轉(zhuǎn)換程序的編寫(xiě)。4、 完成實(shí)習(xí)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)原理】1. 連線(xiàn)： JP10 （P0）與JP12 用8PIN排線(xiàn)連接。2. I2C串行總線(xiàn)的工作原理（參考教材第九章第一節(jié)）。3. PCF8591工作原理：PCF8591是具有I2C總線(xiàn)的接口的8位A/D及D/A轉(zhuǎn)換器。有4路A/

2、D轉(zhuǎn)換輸入，1路D/A模擬輸出。也即既可以做A/D轉(zhuǎn)換，也可以做D/A轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換為逐次比較型。3.1 PCF8591電路圖圖5-1 PCF8591電路圖3.2 引腳說(shuō)明圖5-2 PCF8591引腳圖引腳說(shuō)明：AIN0AIN3：模擬輸入信號(hào)端A0A2：硬件地址端；Vss、VDD：輸入電壓端（2.56V）；SDA：I2C總線(xiàn)輸入/輸出端；SCL：I2C總線(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)輸入端；OSC：外部時(shí)鐘輸入/內(nèi)部時(shí)鐘輸出端；EXT：內(nèi)部/外部時(shí)鐘選擇輸入端；AGND：模擬信號(hào)接地端；AOUT：模擬量輸出端；VREF：電壓參考輸入端。3.3 器件總地址PCF8591采用典型的I2C總線(xiàn)接口器件尋址方式，即總線(xiàn)

3、地址由器件地址、引腳地址和方向組成。飛利浦公司規(guī)定A/D器件的地址都是1001。引腳地址為A0、A2、A2，其值由用戶(hù)選擇。因此I2C總線(xiàn)最多可以連接2×2×2=8個(gè)具有I2C總線(xiàn)接口的A/D器件。地址的最后一位是方向位，當(dāng)主控器對(duì)A/D器件進(jìn)行讀操作時(shí)為1，進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)為0?？偩€(xiàn)操作時(shí)，由器件地址、引腳地址和方向位組成的從地址為主控器發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)。3.4 控制字節(jié)圖5-3 PCF8591控制字節(jié)說(shuō)明控制字節(jié)用于實(shí)現(xiàn)器件的各種功能。控制字節(jié)存放在控制寄存器中?？偩€(xiàn)操作時(shí)，為主控器發(fā)出的第二個(gè)字節(jié)。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)操作時(shí)，首先是主控器發(fā)出起始信號(hào)，然后發(fā)出讀尋址字節(jié)，

4、被控器做出應(yīng)答后，主控器從被控器讀出第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答，主控器從被控器讀出第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答；.，一直到主控器從被控器中讀出第n個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出非應(yīng)答信號(hào)，最后主控器發(fā)出停止信號(hào)。當(dāng)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板的電源與PC的USB口相連，且在PC機(jī)上安裝必要的軟件。具體步驟參見(jiàn)文件夾“軟件及其安裝說(shuō)明”中的“單片機(jī)實(shí)驗(yàn)-軟件安裝說(shuō)明書(shū).doc”。2. 在KEIL環(huán)境中編寫(xiě)和調(diào)試程序，具體操作步驟，請(qǐng)參見(jiàn)附錄“步驟一：在KEIL環(huán)境中編寫(xiě)和調(diào)試程序”；3. 用程序燒錄軟件，具體操作步驟，請(qǐng)參見(jiàn)附錄“實(shí)驗(yàn)步驟二：燒錄HEX程序到單片機(jī)開(kāi)發(fā)板中”；4

5、. 完成實(shí)習(xí)報(bào)告填寫(xiě)工作；【附錄】實(shí)驗(yàn)步驟一：在KEIL環(huán)境中編寫(xiě)和調(diào)試程序1. 單擊桌面上的圖標(biāo)，則顯示如下的窗口：2. 單擊菜單中的“Project”項(xiàng)，則顯示如下的彈出菜單：3. 選擇其中的“New Project”菜單項(xiàng)，則彈出如下的窗口：4. 在該窗口中，在“保存在（I）：”中選擇保存項(xiàng)目的文件夾，同時(shí)，在“文件名（N）”中鍵入項(xiàng)目名（注意：項(xiàng)目名最好是英文，而不是漢字；其次，項(xiàng)目名中不能加空格），鍵入項(xiàng)目名后，單擊“保存（S）”按鈕，則顯示如下的窗口：5. 在“Data base”中選擇“Atmel”項(xiàng)，單擊其前面的“+”，顯示如下的選擇項(xiàng)，從中選擇“AT89C51”,如下圖所示：

6、6. 單擊上圖中的“確定”按鈕，顯示如下的彈出窗口：7. 選擇其中的“是（Y）”按鈕。則新的項(xiàng)目創(chuàng)建成功，如下圖顯示：8. 單擊菜單項(xiàng)中的“File->New”，如下圖：9. 顯示如下的文件編輯框，如下圖所示：10. 點(diǎn)擊菜單中的“File->Save”，如下圖：11. 則顯示如下的對(duì)話(huà)框：12. 在“文件名（N）”中鍵入文件名ADC.c，然后單擊“保存”按鈕，返回文件編輯界面，并編輯如下的AD轉(zhuǎn)換程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar uns

7、igned char#define Delay4us() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit SCL=P21;sbit SDA=P20;sbit LS138A=P22; sbit LS138B=P23;sbit LS138C=P24;uchar code tab1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;bit bdata IIc_ERROR;uchar temp;void iic_start()SDA=1;SCL=1;Delay4us();SDA=0;Delay4us();SCL=0;void

8、iic_stop()SDA=0;SCL=1;Delay4us();SDA=1;Delay4us();SCL=0;void slave_ACK(void)SDA=0;SCL=1;Delay4us();SCL=0;SDA=1;void slave_NOACK(void)SDA=1;SCL=1;Delay4us();SDA=0;SCL=0;SDA=0;void check_ACK()SDA=1;SCL=1;IIc_ERROR=0;Delay4us();if(SDA=1)IIc_ERROR=1;SCL=0;void IICSendByte(unsigned char indata)unsigned c

9、har n=8;while(n-)SDA=(bit)(indata&0x80);SCL=1;Delay4us();SCL=0;indata=indata<<1;unsigned char IICreceiveByte(void)unsigned char n=8;unsigned char tdata=0;while(n-)SDA=1;SCL=1;tdata=tdata<<1;if(SDA=1)tdata=tdata|0x01;elsetdata=tdata&0xfe;SCL=0;return tdata;void ADC_PCF8591(unsigne

10、d char controlbyte)iic_start();IICSendByte(0x90);check_ACK();IICSendByte(controlbyte);check_ACK();iic_start();IICSendByte(0x91);check_ACK();IICreceiveByte();slave_ACK();temp=IICreceiveByte();slave_ACK();slave_NOACK();iic_stop();void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void d

11、isply(uchar count)uchar bai,shi,ge;bai=count/100;shi=count%100/10;ge=count%10;P0=tab1bai;LS138A=1; LS138B=0;LS138C=1; delay(5);P0=tab1shi;LS138A=0; LS138B=1; LS138C=1; delay(5);P0=tab1ge;LS138A=1; LS138B=1; LS138C=1; delay(5);void main()P1=0x00;while(1)ADC_PCF8591(0x04);disply(temp);13. 程序輸入完成后保存，選中

12、左邊窗口中的“Source Group 1”，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出如下的彈出菜單，然后單擊其中的“Add Files to Group “Source Group 1 ”，如下圖所示：14. 則顯示如下的對(duì)話(huà)框：15. 選中剛才創(chuàng)建的ADC.c文件，然后單擊“Add”按鈕。則文件添加成功，顯示如下圖：16. 然后單擊“Close”按鈕，關(guān)閉添加文件窗口。然后，單擊程序編譯按鈕，如下圖顯示：17. 編譯結(jié)果顯示在界面下方的子窗口中，如果程序有錯(cuò)誤，則請(qǐng)修改程序直到無(wú)誤，如下圖：18. 選中左邊“Project Workspace”窗口中的“Target 1”并單擊右鍵，顯示如下的彈出菜單：19

13、. 選中其中的“Options for Target “Target 1”，在顯示如下圖窗口：20. 單擊標(biāo)簽頁(yè)“Output”，則顯示如下：21. 其中，“Name of Excutable”中是可執(zhí)行程序的名稱(chēng)；將“Create Hex File”項(xiàng)打勾，然后單擊“確定”按鈕，并單擊圖標(biāo)重新編譯文件：22. 則生成HEX文件，如下圖所示：實(shí)驗(yàn)步驟二：燒錄HEX程序到單片機(jī)開(kāi)發(fā)板中1. 單擊文件“PZISP自動(dòng)下載軟件.exe”，則顯示如下：2. 選擇如圖所示的芯片類(lèi)型、波特率；并且單擊“打開(kāi)文件”按鈕，選擇生成的HEX文件，然后單擊上圖中的“下載程序”按鈕，如下圖所示：3. 則可執(zhí)行程序燒

14、錄到單片機(jī)開(kāi)發(fā)板中。注意：在程序下載前，必須將單片機(jī)的電源打開(kāi)。步驟三，重復(fù)上面的步驟一和步驟二，編輯程序完成模數(shù)轉(zhuǎn)換程序，C51源程序名為DAC.c，程序內(nèi)容如下：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define Delay4us() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();#define PCF8591 0x90 /PCF8591 地址sbit SCL=P21;sbit SDA=P20;sbit LS1

15、38A=P22; sbit LS138B=P23;sbit LS138C=P24;uchar code tab1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;bit bdata IIc_ERROR;sbit beep=P15;void iic_start()SDA=1;SCL=1;Delay4us();SDA=0;Delay4us();SCL=0;void iic_stop()SDA=0;SCL=1;Delay4us();SDA=1;Delay4us();SCL=0;void slave_ACK(void)SDA=0;SCL=1;Dela

16、y4us();SCL=0;SDA=1;void slave_NOACK(void)SDA=1;SCL=1;Delay4us();SDA=0;SCL=0;SDA=0;void check_ACK()SDA=1;SCL=1;IIc_ERROR=0;Delay4us();if(SDA=1)IIc_ERROR=1;SCL=0;void IICSendByte(unsigned char indata)unsigned char n=8;while(n-)SDA=(bit)(indata&0x80);SCL=1;Delay4us();SCL=0;indata=indata<<1;vo

17、id DACconversion(/*unsigned char sla,unsigned char c,*/ unsigned char Val) iic_start(); /啟動(dòng)總線(xiàn) IICSendByte(0x90); /發(fā)送器件地址 check_ACK(); IICSendByte(0x40); /發(fā)送控制字節(jié) check_ACK(); IICSendByte(Val); /發(fā)送DAC的數(shù)值 check_ACK(); iic_stop(); /結(jié)束總線(xiàn)void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void disply(uchar count)uchar bai,shi,ge;bai=count/100;shi=count%100/10;ge=count%10;P0=tab1bai;LS138A=1; LS1