1、目錄A/D轉換系統設計- 1 -摘要和關鍵詞- 1 -第一章設計任務與要求- 2 -1.1、設計題目- 2 -1.2、設計目的- 2 -1.3、設計要求- 2 -1.4、完成的任務- 2 -第二章方案比較與論證- 2 -2.1、方案設想- 2 -2.2器件選擇- 2 -第三章芯片簡介- 3 -3.1 ADC0808簡介- 3 -的內部邏輯結構- 3 -引腳結構- 3 -3.2、8051單片機引腳圖與引腳功能簡介- 5 -、電源:- 5 -3.2.2 時鐘:- 5 -控制線:- 5 -、 I/O線- 6 -3.3、8255A- 6 -第四章設計方案及程序流程圖- 7 -41、設計方案- 7 -4

2、.2、系統框圖- 7 -4.3、程序流程圖- 7 -第五章 PROTEUS仿真電路- 8 -5.1、復位電路- 8 -5.2、振蕩源- 9 -5.3、二分頻電路- 10 -5.4、AD轉換電路- 10 -5.5、顯示電路- 11 -5.6 8255A電路- 11 -5.7總電路仿真- 12 -第六章程序- 12 -第七章感想體會- 14 -第八章參考文獻- 15 -A/D轉換系統設計摘要和關鍵詞A/D轉換是指將模擬信號轉換為數字信號，這在信號處理、信號傳輸等領域具有重要的意義。常用的A/D轉換電路有專用A/D集成電路、單片機ADC模塊，前者精度高、電路復雜，后者成本低、設計簡單?；趩纹瑱C的A

3、/D轉換電路在實際電路中獲得了廣泛的應用，本文對這一電路結構進行了詳細的研究，并且做出05V數字電壓表。單片機 ADC0808轉換器 數字電壓表第一章 設計任務與要求1.1、設計題目 A/D轉換系統設計1.2、設計目的1）掌握51系列單片機的基本硬件結構及工作原理；2）掌握51系列單片機的匯編語言及基本程序設計方法；3）學習并掌握使用51系列單片機開發控制系統的基本步驟及方法。1.3、設計要求1）選擇一個目前較為常用的A/D器件，對05V的電壓信號進行采樣；2）采樣的結果用兩位十進制數顯示；3）用按鍵控制每次采樣動作：按一次按鍵，采樣一次，并顯示；4）數碼管顯示具備鎖存功能，上電后顯示0“00

4、”，當采樣一次后，顯示采樣結果，并保持到下次采樣。1.4、完成的任務要求說明詳細，字跡工整，原理正確，元件選擇有理。圖紙規范，圖形清晰，符號標準，線條均勻。第二章 方案比較與論證2.1、方案設想由可變電阻產生05V連續變化的模擬信號代表被采樣信號。用ADC轉換器完成模擬量到數字量的轉換。用LED數碼管顯示檢測結果并精確到小數點后一位2.2器件選擇1）單片機選用80C512）模數轉換芯片單片機原理與接口技術中學習了ADC0809芯片，但是由于PROTEUS中ADC0809芯片不能進行仿真，因此選擇ADC0809芯片功能相似的ADC0808芯片，其用法與管腳均與ADC0809芯片相同。第三章 芯片

5、簡介3.1 ADC0808簡介ADC0808是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。ADC0808的內部邏輯結構 由下圖可知，ADC0808由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數據。圖3-1 ADC0808內部原理圖ADC0808引腳結構ADC0808各腳功能如下：D7-D0：8位數字量輸

6、出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負端。START：A/D轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動A/D轉換）.EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態數據輸出鎖存器。CLK：時鐘信號輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。圖3-2 ADC0808管腳圖 ADC0808對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬

7、量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7圖3-3 ADC0808通道選擇圖數字量輸出及控制線：11條 ST為轉換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉換；在轉換期間，ST應保持

8、低電平。EOC為轉換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行A/D轉換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。OE1，輸出轉換得到的數據；OE0，輸出數據線呈高阻狀態。D7D0為數字量輸出線。CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0808的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。3.2、8051單片機引腳圖與引腳功能簡介圖3-4 80C51管腳圖、 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端； 時鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸

9、出端。 控制線:控制線共有4根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖 ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號。 RST/VPD:復位/備用電源。 RST（Reset）功能：復位信號輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。 EA功能：內外ROM選擇端。 Vpp功能：片內有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 、 I/O線80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、

10、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。3.3、8255AIntel 8086/8088 系列的可編程外設接口電路（Programmable Peripheral Interface)簡稱 PPI，型號為8255（改進型為8255A及8255A-5），具有24條輸入/輸出引腳、可編程的通用并行輸入/輸出接口電路。它是一片使用單一+5V電源的40腳雙列直插式大規模集成電路。8255A的通用性強，使用靈活，通過它CPU可直接與外設相連接。8255A在使用前要寫入一個方式控制字，選擇A、B、C三個端口各自的工作方式，共有三種;方式0 ：基本的輸

11、入輸出方式，即無須聯絡就可以直接進行的 I/O方式。其中A、B、C口的高四位或低四位可分別設置成輸入或輸出。方式1 ：選通I/O,此時接口和外圍設備需聯絡信號進行協調，只有A口和B口可以工作在方式1，此時C口的某些線被規定為A口或B口與外圍設備的聯絡信號，余下的線只有基本的I/O功能，即只工作在方式0.方式2： 雙向I/O方式，只有A口可以工作在這種方式，該I/O線即可輸入又可輸出，此時C口有5條線被規定為A口和外圍設備的雙向聯絡線，C口剩下的三條線可作為B口方式1的聯絡線，也可以和B口一起方式0的I/O線。8255A是一個并行輸入、輸出器件，具有24個可編程設置的I/O口，包括3組8位的I/

12、O為PA口、PB口、PC口，又可分為2組12位的I/O口：A組包括A口及C口高4位，B組包括B口及C組的低4位。A口可以設置為方式0、方式1、方式2，B口與C口只能設置為方式0或方式1第四章 設計方案及程序流程圖41、設計方案數據采集，主要由三大模塊組成：A/D轉換模塊，8051單片機模塊和七段譯碼顯示模塊。首先，通過實驗箱產生0-5V可調電壓；然后，將0-5V可調電壓輸入A/D轉換進行數模轉換，將0-5V的模擬量轉換成00H-FFH的數字信號，出入到單片機中，作為輸入量進行倍率變換，并經軟件編程實現動態掃描，最終在七段譯碼顯示管上顯示電壓變化。4.2、系統框圖單片機時鐘電路AD轉化器七段數碼

13、管電壓信號圖4-1 系統框圖4.3、程序流程圖N開始允許INT0、INT1中斷；初始化8255A等待INT0中斷（采樣完成）上電兩個七段數碼管顯示00等待INT1中斷啟動ADC0808轉換輸出到七段數碼管INT1中斷嗎？Y結束圖4-2 程序流程圖第五章 PROTEUS仿真電路5.1、復位電路單片機在開機時都需要復位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。51的RST引腳是復位信號的輸入端。復位電平是高電平有效持續時間要有24個時鐘周期以上。本系統中單片機時鐘頻率為6MHz則復位脈沖至少應為4us。方案一：上電復位電路圖5-1 上電復位圖上電瞬間，R

14、ST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。上電復位所需的最短時間是振蕩器建立時間加上二個機器周期，在這段時間里，振蕩建立時間不超過10ms。復位電路的典型參數為：C取10uF,R取8.2k,故時間常數=RC=10108.210=82ms以滿足要求。方案二.外部復位電路按下開關時，電源通過電阻對外接電容進行充電，使RES端為高電平，復位按鈕松開后，電容通過下拉電阻放電，逐漸使RET端恢復低電平。圖5-2 外部上電復位方案三：上電外部復位電路典型的上電外部復位電路是既具有上電復位又具有外部復位電路，上電瞬間，C與Rx構成充電電路，RST引腳出現正脈沖，只要R

15、ST保持足夠的高電平，就能使單片機復位。5.2、振蕩源在MCS-51內部有一個用于構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自激振蕩器。方案二：外部方式外部振蕩器信號的接法與芯片類型有關。CMOS工藝的MCU其XTAL1端接外部時鐘信號，XTAL2端可懸空。HMOS工藝的MCU則XTAL2端接外部時鐘信號，XTAL1端須接地。在MCS-51單片機系列芯片中，用8051或8751芯片可以構成最小系統。因為8051和8751是片內有ROM/EPROM的單片機，用這種芯片構成

16、的單片及最小系統簡單、可靠。圖5-3 晶振電路8051構成的最小系統特點：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。僅有芯片內部的存儲器，故存儲器的容量有限。8051的應用軟件要依靠半導體掩膜技術植入，適于在大批量生產的應用系統中使用。5.3、二分頻電路8051晶體振蕩頻率6MHz，由于ADC0808最高工作頻率640KHz，因此把ALE信號二分頻后得到500KHz信號作為ADC0808的工作信號。二分頻器用D觸發器制成。圖5-4 二分頻電路5.4、AD轉換電路INT0作為信號輸入口，INT0地址為7FF8H。圖5-5 AD轉換器接法5.5、顯示電路采用共陰極接法。

17、圖5-6 七段數碼管5.68255A電路8255A地址為0BFFCH-0BFFFH圖5-7 8255A5.7總電路仿真上電顯示00.圖5-8 總仿真圖第六章程序ORG 0000HLJMP STARORG 1000HSTAR: MOV IE,#85H ；INT0、INT1中斷允許MOV DPTR,#0BFFFH ;初始化8255AMOV A,#80HMOVX DPTR,ADISP1:MOV R2,#02H ;此段程序為上電顯示00, 02H=00000010B，位控制口初始值DISP2:MOV DPTR,#0BFFCHMOV A,#3FH ；向高位送0MOVX DPTR,AMOV DPTR,#0

18、BFFDHMOV A,R2MOVX DPTR,AMOV R3,#0FFH ；延時DJNZ R3,$MOV A,R2RRC A ；顯示位右移，顯示低位MOV R2,AJNZ DISP2 ；若一圈未顯示完，繼續下一個JB P3.3,DISP1 ；若外部按鈕還沒按下，繼續從頭顯示00LOOP: MOV A,#0 ；外部按鈕按下，AD轉換器采集數據MOV DPTR,#7FF8HMOVX DPTR,AJB P3.2,$ ；INT0為低繼續查詢MOV P0,#0FFH ；P0口置一準備讀入數據MOVX A,DPTR ；數據讀入AMOV 40H,AMOV B,#51 ;ADC0808為8位，把5V分為255份，每一份為1/51V,所以A中數據除以55就是電壓大小DIV ABANL A,#0FHLCALL SEG7 ；調用顯示程序，顯示高位MOV 41H,AMOV B,#51DIV ABANL A,#0F0HSWAP ALCALL SEG7 ；調用顯示程序，顯示低位MOV 42H,ADISP3:MOV R0,42HMOV R2,#02HDISP4:MOV A,R0MOV DPTR,#0BFFCHMOVX DPTR,AMOV DPTR,#0BFFDHMOV A,R2MOVX DPTR,AMOV R3,#0FFHDJNZ R3,$MOV A,R2RRC AMOV