AD数模转换器

1目录一．设计的目的和意义----------------------------------2二．设计的内容与要求----------------------------------2三．系统的硬件要求-------------------------------------2（1）所用芯片的功能介绍------------------------3（2）设计原理与硬件电路------------------------3四．系统的软件设计-------------------------------------5（1）软件控制流程---------------------------------5（2）程序清单---------------------------------------5五．系统调试与运行-------------------------------------10六．设计收获----------------------------------------------11七．主要参考文献----------------------------------------112一．设计的目的与意义1.加深理解逐次逼近法模数转换器的特征和工作原理。2.掌握ADC0809的接口方法以及A/D输入程序的设计和调试方法。3.熟悉DAC0832数模转换器的特性和接口方法。4.掌握D/A输出程序的设计和调试方法。5.熟悉LED显示器的星系显示方法。6.利用对以上知识点的掌握设计出一个自动温控系统。二．设计的内容与要求利用芯片0832、芯片0809、单片机、温敏电阻或温度传感器、调温器和导线等构建一个完整的全自动的温控系统。用程序控制0809芯片实现A/D转换，控制0832芯片实现D/A转换，用程序控制单片机实现温控信号的分析命令的下达，线路实现模拟信号的传输。三、系统的硬件要求（1）所用芯片的功能介绍ADC0809：ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。1．主要特性1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。2．引脚功能ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图1所示。下面说明各引脚功能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。3REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一＋5V。GND：接地。DAC0832：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。1DAC0832的主要特性：*分辨率为8位；*电流稳定时间1us；*可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；*只需在满量程下调整其线性度；*单一电源供电（+5V～+15V）；*低功耗，200mW。2DAC0832引脚功能：*D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；*ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；*CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；*WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；*XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；*WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。*IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；*IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；*Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；*Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；*VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；*AGND：模拟信号地*DGND：数字信号地（2）设计原理与硬件电路：1ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。实验原理图：42DAC0832有数据锁存器、选片、读、写控制信号线，故可以与8088CPU总线直接接口。/CS和/XFER相接后作为0832芯片的片选CS。这样，对DAC0832执行一次写操作就把一个数据直接写入DAC寄存器，模拟量输出随之而变化。实验原理图见附录：D/A转换原理图：3温度传感器温度是最普通最基本的物理量，用电测法测量温度时，首先要通过温度传感器将温度转换成电量，温度传感器有好多种方式，这里选择AD590，它是一种半导体感受式的，由测温电阻、二极管和集成电路器件组成。AD590是一种单片集成的两端式温度敏感电流源，它有金属壳，小型的扁平封装芯片和不锈钢等几种封装形式，实验平台利用IC温度传感器AD590作为5测温器，AD590是一种精度和线性度较好的双端集成温度传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从5-10V变化只引起1A最大电流的变化或1摄氏度等效误差。上图给出了用于获得正比于绝对温度的输出电流的基本温度敏感电路，当温度有10℃的变化时输出电压变化为20mV，即该电路M点电压随温度变化为2mV/℃。将温度传感器输出的小信号跟随放大19.2倍左右后，送至8位A/D转换器转换成数字量。四、系统的软件设计（1）软件控制流程（2）程序清单1、A/D转换过程6CODESEGMENTASSUMECS:CODEADPORTEQU0010hORG1000HSTART:JMPADCONTORLADCONTORL:CALLFOEMATADCON:MOVAX,00MOVDX,ADPORTOUTDX,ALMOVCX,0500HDELAY:LOOPDELAYMOVDX,ADPORTINAL,DXCALLCONVERSCALLDISPJMPADCONCONVERS:MOVAH,AL7ANDAL,0FHMOVBX,077AHMOVDS:[BX],ALINCBXMOVAL,AHANDAL,0F0HMOVCL,04HSHRAL,CLMOVDS:[BX],ALRETDISP:MOVDX,077FHMOVAH,20HDISP0:MOVCX,00FFHMOVBX,DXMOVBL,DS:[BX]MOVBH,0HPUSHDXMOVDX,0FF22HMOVAL,CS:[BX+1060H]OUTDX,0FF21H8MOVAL,AHMOVDX,ALDISP:LOOPDISP1POPDXDECDXSHRAH,01HJNZDISP0MOVDX,0FF22HMOVAL,OFFHOUTDX,ALRETDATA1:DB0C0H,0F9H,0A3H,0B0H,99H,92H,82H,80H,90H,88H,83HDB0C6H,0AH,0FFH,0CH,89H,0DEH,0C7H,8CH,0F3H,0BFHFORMAT:MOVBX,0MOVWORDPTRDS:[BX+077AH],000HADDBX,2MOVWORDPTRDS:[BX+077AH],0009HADDBX,2MOVWORDPTRDS:[BX+0777AH],0008HRET9CODEENDSENDSTART2、单片机中央控制过程单片机接收到经A/D转换器转换后传送的数字信号，判断温度与设定温度的大小关系，如设定正常温度为0℃，内部程序判断传输过来的温度是否高于0℃，硬件电路中单片机起控制作用，它相当于人的大脑，经温度传感器以及A/D转换器把采集到的温度送到单片机中，单片机进行判断，根据判断的结果控制相应引脚输出高电平或低电平。若高于，则发送信号-1,经D/A转换线路传输至温控设备，实验设备有限，需手动调节设备进行降温，再次循环上述过程，直至温度正常。低于则发送1，等于发送0，其他过程类似。当所采集的温度是0℃时,所转换的电压量是0V,通过A/D转换后所对应的数字量是00000000。当采集的温度是255℃时,所转换的电压量是10V,通过A/D转换后所对应的数字量是11111111。从A/D输出的数字量和显示的温度是一一对应的。假如数字量是00000011时,就可在显示器上显示3℃。然后，当温度超过一定的范围后，通过D/A转换器将数字信号再转换成模拟信号控制温控系统调节温度。3、D/A转换过程CODESEGMENTASSUMECS:CODEDAPORTEQU0020HORG10a0hSTART:MOVAL,0FFHDACON1:MOVDX,DAPORTOUTDX,ALMOVCX,0400HDACO2:LOOPDACO210NOTALJMPDACON1CODEENDSENDSTART五、系统调试与运行根据原理图连接好电路，组装整个系统，调试系统，调节温度，使温度升高或降低，观察LED显示是否和初设温度相符，经反复实验最终达到了预期目的。实验结果：温度十六进制表示100℃0064H50℃0032H25℃0019H5℃0005H0℃0000H-25℃FFE7H-55℃FFC9H11六、设计收获通过为期两周的课程设计，对0809、0832这两种芯片和单片机有了更加深入的了解，学会了把他们简单的结合运用来完成一些简单的自动调控。此次课程设计中从确定设计题目，进行分析，查阅相关资料，初步确定了设计思路，最终实现了设计。设计期间,我翻阅了大量的资料,并且充分利用网络资源，学到很多课外的知识,例如：认识了DAC0832、ADC0809的内部结构，清楚了D/A、A/D转换器是如何实现相关转换的，进一步掌握其在不同工作方式下各引脚的功能。通过这次微机课程设计，使我们对书本上的知识有了更深刻的了解，并且把知识用于实践，了解了如何运用DAC0832、ADC0809芯片。最后感谢李老师在此次课程设计中对我们的指导。七、参考文献：《微型机接口原理技术》王承发、刘岩高等教育出版社《微型计算机原理与接口技术》冯博琴吴宁陈文革程向前清华大学出版社《A/D、D/A转换器接口技术与实用线路》杨振江西安电子科技大学出版社《微型计算机技术及应用》戴梅萼史嘉权清华大学出版社《微机原理与接口技术》牟琦聂建平清华大学出版社