AD與DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

1、電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告院別：電子信息學(xué)院課程名稱：微處理器實(shí)驗(yàn)班級無線技術(shù)14姓名學(xué)號實(shí)驗(yàn)名稱A/D與D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時間2016年11月25日成績教師簽名批改時間報(bào)告內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1、熟悉A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的基本原理。2、掌握單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器的特性及程序控制方法。3、掌握利用PW嗷術(shù)實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的原理及程序控制方法。二、實(shí)驗(yàn)原理簡介A/D轉(zhuǎn)換器（ADC的作用是實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的線性轉(zhuǎn)換，常用A/D轉(zhuǎn)換器類型包括雙積分型和逐次逼近型。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度慢。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器速度較快，精度略低于雙積分型。STC

2、12C5A60S凈片機(jī)內(nèi)部自帶8路10位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可在程序控制下，將ADC0ADC7與STC12C5A60S2P1口引腳復(fù)用）中任何一路模擬輸入轉(zhuǎn)換為等比例的10位數(shù)字量。為便于程序控制，新增多個與A/D轉(zhuǎn)換器相關(guān)的特殊功能寄存器（SFR,常用寄存器的功能及各位含義如下：P1ASF模擬功能控制寄存器（字節(jié)地址為9DHP1ASFFlfiASFFl由守Pl4ASFPlLASFP1ASF的Di位設(shè)為0時，P1.i位用作普通I/O口；P1ASF的Di位設(shè)為1時，P1.i位用作ADCi模擬輸入引腳。ADC_CONTRDC空制寄存器（字節(jié)地址為BCHADC.<5PEED1SPEEDOA

3、DCFt.AGADCSTARTCHS2CHSCHSO0時，關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換器電源，設(shè)為AILI(IVRADC_POW咐A/D轉(zhuǎn)換器電源控制，設(shè)為轉(zhuǎn)換器電源。開啟A/D轉(zhuǎn)換器電源；SPEED1、SPEED卸于A/D轉(zhuǎn)換速度設(shè)置，設(shè)為個時鐘周期；ADC_FLAG為轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，A/D轉(zhuǎn)換完成后00/01/10/11時，A/D轉(zhuǎn)換分別需要ADC_FLA宙動置1（需通過程序清1時，開啟A/D540/360/180/90ADC_START用于A/D轉(zhuǎn)換啟動控制，設(shè)為1時，開始A/D轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換結(jié)束后ADCCHS2、CHS!CHS0用于模擬輸入通道選擇，其8種組合分別對應(yīng)選擇ADC0ADC通道。ADC_RE

4、SADC_RESLA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器（字節(jié)地址分別為BDH日BEH0)；START動清0);盼1)71略1)4昭STDI1)0JLDC盛AnrKESi.注：STC12C5A60S新增AUXR倚存器中ADRJ位由復(fù)位時默認(rèn)的0改為1,貝UADCRE副ADCRES_將改為分別存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的局2位和低8位。此外，STC12C5A60S2勺A/D轉(zhuǎn)換器也支持中斷控制。STC12C5A60S2中A/D轉(zhuǎn)換器的控制流程與傳統(tǒng)ADC0809芯片類似：1）設(shè)置P1ASF寄存器，指定P1口某口線用作ADC俞入引腳；2）設(shè)置ADC_CONTR存器，開啟A/D轉(zhuǎn)換器電源，選擇轉(zhuǎn)換速度及通道，并啟動轉(zhuǎn)換；3）查詢A

5、DC_CONTR存器的ADC_FLA做，判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；4）ADC_FLA做變?yōu)?時，轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀取ADC_RE副ADC_RES寄存器，組成10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖3.8.1為ZSC-1實(shí)驗(yàn)箱的STC12C5A60S2勺A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路。電位器W101產(chǎn)生05V模擬電壓,L101L108以二進(jìn)制或其它形式顯示,通過ADC1引腳輸入單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果可通過發(fā)光管也可用于控制蜂鳴器BZ1的發(fā)聲頻率。VccWillIIi咔rpVccr(koii/pWUlPt1.Alk'lHIEFNHMlPH)P#4Wi/»H，F(xiàn)N)-圖3.8.1A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路D/A轉(zhuǎn)換器（DA

6、C的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的線性轉(zhuǎn)換。為實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，除了在單片機(jī)外部配置專用d/a轉(zhuǎn)換器芯片外，還可使用成本較低的PWMrn低通濾波的方法，其依據(jù)的主要原理是：PWb號的平均電壓正比于信號的占空比。本實(shí)驗(yàn)即使用該方法實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，電路如圖3.8.2所示。單片機(jī)在程序控制下，以一定的時間間隔，通過P1.4口線動態(tài)輸出不同占空比的PWM!號，經(jīng)電阻、電容組成的低通濾波器濾波后，即可在排針J101的2腳得到各時間點(diǎn)幅值正比于對應(yīng)占空比的連續(xù)模擬信號。對于普通80C51單片機(jī)，一般是通過程序控制通用定時/計(jì)數(shù)器并配合中斷處理，來產(chǎn)生所需的PWI信號。STC12C5A60S滁具有普通80C51的

7、兩個通用定時/計(jì)數(shù)器外，還增加了具有多種工作模式的兩路可編程計(jì)數(shù)器陣列（PCA模塊，能夠非常方便地產(chǎn)生兩路頻率相同而占空比獨(dú)立的PWM!號，其中，PWM通過P1.3（也可切換到P4.2）輸出，PWM通過P1.4（也可切換到P4.3）輸出。FI.4圖3.8.2D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路PWM輸出相關(guān)的SFR包括:STC12C5A60S2新增多個與PCA相關(guān)的SFR,其中，本實(shí)驗(yàn)涉及的CCONPCA空制寄存器（字節(jié)地址為D8HCF1CCP1CCFO其中，CR為PCA運(yùn)行控制位，設(shè)為0時，關(guān)閉CMODPCM作模式析器（字節(jié)地址為D9HPCA,設(shè)為1時，啟動PCA。CM0DCIDL1ECF其中，CPS2、CP

8、S1、CPS0、用于PCA時鐘源選擇，例如，100組合時以系統(tǒng)時鐘（其頻率為晶振頻率）為PCA時鐘，000組合時以系統(tǒng)時鐘的12分頻為PCA時鐘。CCAPM1PC礎(chǔ)塊1的模式寄存器（字節(jié)地址為DBHCCAPU1FC'I'.1.CAPP1CAFMMATImiHCCF1其中，為使PCA模塊1工作在8位PWM無中斷模式，應(yīng)將ECOM1和PWM1兩位設(shè)為1,其它位設(shè)為0。此外，CCAP1H（字節(jié)地址為FBH和CCAP1L（字節(jié)地址為EBH分別是PCA模塊1捕捉/比較寄存器的高8位和低8位。在8位PW噬式下，當(dāng)PCA計(jì)數(shù)器低8位（CL）的值小于CCAP1L時，PWM1I腳輸出為低，大于或

9、等于CCAP1LL寸，PWM引腳輸出為高；另外，當(dāng)CL的值由FFH加到00H（溢出）時，CCAP1H勺當(dāng)前值自動加載到CCAP1L中，因此，程序只需對CCAP1曲行設(shè)定，即可在PWM引腳穩(wěn)定輸出相應(yīng)占空比的PWM!號。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、PC機(jī)一臺（已安裝KeiluVision、STC_ISP等軟件）；2、ZSC-1單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱一臺。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)步驟： 在Keil中編寫源程序。 在Keil中創(chuàng)建工程，加入源程序文件，設(shè)置選項(xiàng)，進(jìn)行匯編/編譯、連接、轉(zhuǎn)換處理，生成HEX格式的單片機(jī)程序文件。用串行電纜連接實(shí)驗(yàn)箱和PC機(jī)各自的串行通信口，并運(yùn)行PC機(jī)上的STC_ISP程序，進(jìn)行單片機(jī)程序下載

10、（注意MCU傻先斷電再上電）。 運(yùn)行單片機(jī)程序，調(diào)節(jié)W101電位器，觀察發(fā)光管顯示的變化。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（一）A/D（Mcu1內(nèi)部ADC）1、設(shè)計(jì)程序，以0.2秒為間隔，采集ADC（P1.1）腳的輸入電壓，將數(shù)字量顯示在LED上，并通過串口發(fā)送出去。程序代碼如下：#include<reg51.h>#include<INTRINS.h>typedefunsignedcharuint8;sfrP1ASF=0x9D;sfrADC_CONTR=0xBC;sfrADC_RES=0xBD;uint8ADC（uint8ch）;voidUartInit();voidUartSendByte

11、(uint8x);voidDelay(intms);voidmain()uint8N;UartInit();while(1)N=ADC(1);P0=N;UartSendByte(N);Delay(200);uint8ADC(uint8ch)P1ASF=1<<ch;ADC_CONTR=0x88+ch;_nop_();while(ADC_CONTR&0x10)=0);ADC_CONTR&=0x10;returnADC_RES;voidUartInit()TMOD=0x20;TH仁TL1=0xFD;TR1=1;SCON=0x50;voidUartSendByte(uint

12、8x)SBUF=x;while(!TI);TI=0;voidDelay(intms)inti;while(ms-)for(i=700;i;i-);仿真結(jié)果如下：程序女件|EEPRDH殳I牛事J購于工程文件送緩沖區(qū)Ln-yDBFF3!z44FF_53AFF-3244?89zBFF224FFT9oEFF-4?n4FFE9oE_FF2o4-FFE9AFF42o4FFIa-ccJI42o4FFE9oKFFF4zCH4FFrEcoBF?F.4o4FFFE5BfFF43。4FFF4?3soo4BrFF7n353535363536353f29211AIA19IB181：4D4C4B4B4C4C4B41瞄4B

13、4A4E4&4B4B41FFFFFF?FFFFFIfFlFFFF7FFFFFFFTFFl2、設(shè)計(jì)程序，用P1.1腳電壓控制蜂鳴器發(fā)聲頻率。程序代碼如下：#include<reg51.h>#include<INTRINS.h>typedefunsignedcharuint8;sfrP1ASF=0x9D;sfrADC_CONTR=0xBC;sfrADC_RES=0xBD;uint8ADC(uint8ch);voidUartInit();voidUartSendByte(uint8x);voidDelay(intms);voidmain()uint8N;UartIni

14、t();while(1)N=ADC(1);/P0=N;P0=(1<<N/32);/Delay(200);N+=1000;while(-N);P1A1=0x01;uint8ADC(uint8ch)P1ASF=1<<ch;ADCCONTR=0x88+ch;_nop_()；while(ADC_CONTR&0x10)=0);ADC_CONTR&=0x10;returnADC_RES;voidUartInit()TMOD=0x20;TH1=TL1=0xFD;TR1=1;SCON=0x50;voidUartSendByte(uint8x)SBUF=x;while(!

15、TI);TI=0;voidDelay(intms)inti;while(ms-)for(i=700;i;i-);(二)D/A(Mcu1內(nèi)部PCA輸出PWM+外部RCLPF)1、設(shè)計(jì)程序，利用STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部PCA模塊產(chǎn)生PWM信號，經(jīng)低通濾波后輸出鋸齒波。程序代碼如下：#include<reg51.h>typedefunsignedcharuint8;typedefunsignedintuint16;sfrCMOD=0xD9;sfrCCAPM1=0xDB;sbitCR=0xDE;sfrCCAP1H=0xFB;sbitbo=P1A1;voidDelay(uint16

16、ms);voidPwmInit()CMOD=0x08;CCAPM1=0x42;CR=1;voidPwmOut(uint8Duty)(CCAP1H=255-Duty;voidmain()(inti,j;PwmInit();/*while(1)(PwmOut(30);Delay(800);PwmOut(120);Delay(800);*/while(1)(for(i=1;i<254;i+)(PwmOut(i);j=100;while(-j);voidDelay(uint16ms)(inti,j;for(i=0;i<ms;i+)for(j=0;j<100;j+);仿真波形如右圖所示

17、：2、設(shè)計(jì)程序，利用STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部PCA模塊產(chǎn)生PWM信號，經(jīng)低通濾波后輸出正弦波。程序代碼如下：#include<reg51.h>typedefunsignedcharuint8;typedefunsignedintuint16;sfrCMOD=0xD9;sfrCCAPM1=0xDB;sbitCR=0xDE;sfrCCAP1H=0xFB;sbitbo=P1A1;uint8codeSinTable=127,152,176,199,218,234,245,252,254,251,242,230,213,192,170,145,120,95,71,49,31,16,6,1,0,5,15,29,45,68,92,116;voidDelay(uint16ms);voidPwmInit()CMOD=0x08;CCAPM1=0x42;CR=1;voidPwmOut(uint8Duty)CCAP1H=255-Duty;voidmain()inti,j;PwmInit();/*while(1)PwmOut(30);Delay(800);PwmOut(120);Delay(800);*/while(1)for(i