微机原理与接口技术实验指导书大纲.docx
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微机原理与接口技术实验指导书大纲
《微机原理与接口技术》
实验指导书
电气与自动化工程学院
常熟理工学院
二零一四年二月
实验一、AD转换实验
一、实验目的
1.了解ADC0809的AD转换原理；
2.了解ADC0809的硬件设计原理图；
3.自主设计ADC0809的AD转换程序以及显示程序。
二、实验设备
单片机实验箱一台；PC机一台；USB下载线一根；ADC0809模块；LCD12864液晶模块。
三、实验内容
通过ADC0809的IN0端口采集模拟量信号，然后进行AD转换，转换完成后的数字量在LCD12864液晶屏上显示出来。
模拟信号由0~5V的可调电位器提供，ADC0809的时钟频率由单片机定时器0提供。
四、实验原理
ADC0809是CMOS的8位A/D转换器，片内有8路模拟开关，可控制8个模拟量中的一个进入转换器中。
转换时间约100μs，含锁存控制的8路多路开关，输出有三态缓冲器控制，单电源5V供电。
主要时序信号如图2所示：
START是转换启动信号，高电平有效；ALE是3位通道选择地址（ADDC、ADDB、ADDA）信号的锁存信号。
当模拟量送至某一输入端（如IN1或IN2等），由3位地址信号选择，而地址信号由ALE锁存；EOC是转换情况状态信号，当启动转换约100μs后，EOC产生一个负脉冲，以示转换结束；在EOC的上升沿后，若使输出使能信号OE为高电平，则控制打开三态缓冲器，把转换好的8位数据结果输至数据总线，至此ADC0809的一次转换结束。
ADC0809通道的选择与工作时序图，如图1，2所示
图1：
ADC0809通道的选择
图2：
ADC0809工作时序图
五、实验步骤
1、连接硬件接线：
将ADC0809模块和LCD12864模块分别通过牛角插头连接至单片机对应接口，连接单片机电源。
2、ADC0809模块实验板说明：
该模块板自带电压表，显示IN0，IN1输入端电压，显示可以通过S1与S2波动开关选择，一次只能允许有一个开关拨到ON位置，严禁两个开关同时为ON。
模块实验板预留出IN2~IN7输入端口，可供扩展AD实验口使用。
3、理解硬件原理图：
理解ADC0809的硬件原理图，根据硬件原理图设计软件流程图。
ADC0809的硬件电路图如图3所示。
其中引脚分配为：
ADA=P1^0;//地址选择位
ADB=P1^1;//地址选择位
ADC=P1^2;//地址选择位
ST=P1^3;//转换启动信号
EOC=P1^4;//转换情况状态信号
CLK=P1^6;//转换时钟信号
EN=P1^5;//转换使能控制
ALE=P1^7;//转换地址锁存控制
图3：
ADC0809硬件电路图
4、画出程序流程图：
根据程序流程图，编写并调试软件程序。
图4：
软件流程图
实验程序如下：
/**
**@note：
需要建立LCD12864_ADC0832.h文件和LCD12864_ADC0832.c文件
**@note：
LCD12864_ADC0832.h文件声明LCD12864_ADC0832.c函数与变量
**@note：
以下为LCD12864_ADC0832.h文件程序
*/
/************************************************/
#ifndef_LCD12864_ADC0832_h_
#define_LCD12864_ADC0832_h_
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
externvoidsys_init（void）;//系统初始化
externvoiddisplay_ad（void）;//显示AD转换结果
#endif
/************************************************/
/**
**@note：
需要建立LCD12864_ADC0832.h文件和LCD12864_ADC0832.c文件
**@note：
以下为LCD12864_ADC0832.c函数与变量
*/
/***************************************************/
#include"LCD12864_ADC0832.h"
sbitADA=P1^0;//地址选择位
sbitADB=P1^1;//地址选择位
sbitADC=P1^2;//地址选择位
sbitST=P1^3;//转换启动信号
sbitEOC=P1^4;//转换情况状态信号
sbitCLK=P1^6;//转换时钟信号
sbitEN=P1^5;//转换使能控制
sbitALE=P1^7;//转换地址锁存控制
//引脚定义
sbitCS=P0^0;//片选高电平有效单片LCD使用时可固定高电平
sbitPSB=P0^1;//低电平时表示用串口驱动，可固定低电平
sbitSCLK=P0^2;//时钟
sbitSID=P0^3;//数据
voidwrite（bitstart,unsignedcharddata）;
voidsendbyte（unsignedcharbbyte）;
voiddelaynms（unsignedintdi）;
voidlcdinit（void）;
voidlcdtest（void）;
voidlcdcls（void）;
unsignedcharcodema[]={"汉字显示LCD"};
unsignedcharcodema2[]={"AD转换的结果：
"};
unsignedcharcodema3[]={"控制IC：
ST7920"};
unsignedcharcodema4[]={"常熟理工学院"};
unsignedcharcodeDIS4[]={"0123456789"};
unsignedchartemp[3]=
{
0,0,0
};
unsignedcharad=0;
//ms延时函数
voidDelay_xms（uintx）
{
uinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<112;j++）;
}
voidlcdinit（void）//初始化LCD
{
delaynms（10）;//启动等待，等LCM讲入工作状态
PSB=0;//串口驱动模式
//RESET=0;
delaynms
（1）;
//RESET=1;//复位LCD
CS=1;
write（0,0x30）;//8位介面，基本指令集
write（0,0x0c）;//显示打开，光标关，反白关
write（0,0x01）;//清屏，将DDRAM的地址计数器归零
}
voidwrite（bitstart,unsignedcharddata）//写指令或数据
{
unsignedcharstart_data,Hdata,Ldata;
if（start==0）start_data=0xf8;//写指令
elsestart_data=0xfa;//写数据
Hdata=ddata&0xf0;//取高四位
Ldata=（ddata<<4）&0xf0;//取低四位
sendbyte（start_data）;//发送起始信号
delaynms（5）;//延时是必须的
sendbyte（Hdata）;//发送高四位
delaynms
（1）;//延时是必须的
sendbyte（Ldata）;//发送低四位
delaynms
（1）;//延时是必须的
}
voidsendbyte（unsignedcharbbyte）//发送一个字节
{
unsignedchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
SID=bbyte&0x80;//取出最高位
SCLK=1;
SCLK=0;
bbyte<<=1;//左移
}
}
voiddelaynms（unsignedintdi）//延时
{
unsignedintda,db;
for（da=0;dafor（db=0;db<10;db++）;
}
voidlcdtest（void）//图形方式下屏幕全黑
{
unsignedchari,j;
for（i=0;i<32;i++）
{
write（0,0x80+i）;write（0,0x80）;
for（j=0;j<16;j++）write（1,0xff）;
}
for（i=0;i<32;i++）
{
write（0,0x80+i）;write（0,0x88）;
for（j=0;j<16;j++）write（1,0xff）;
}
}
voidlcdcls（void）//图形方式下清屏
{
unsignedchari,j;
for（i=0;i<32;i++）
{
write（0,0x80+i）;write（0,0x80）;
for（j=0;j<16;j++）write（1,0x00）;
}
for（i=0;i<32;i++）
{
write（0,0x80+i）;write（0,0x88）;
for（j=0;j<16;j++）write（1,0x00）;
}
}
voiddisplay_ad（void）
{
unsignedchari;
ADA=0;
ADB=0;
ADC=0;//选定IN0输入端口
ST=0;
ALE=0;
_nop_（）;
ALE=1;
ST=1;//根据时序图进行AD转换的初始化
_nop_（）;_nop_（）;//延时等待转换稳定
ALE=0;
ST=0;
while（!
EOC）;//等待转换完成
EN=1;
ad=P2;//将转换结果赋值给变量用于显示
EN=0;
temp[0]=（unsignedchar）ad/100;//将变量数值拆分成单个数字用于显示
temp[1]=（unsignedchar）ad%100/10;
temp[2]=（unsignedchar）ad%10;
write（0,0x80）;for（i=0;i<16;i++）write（1,ma2[i]）;
write（0,0x90）;for（i=0;i<3;i++）write（1,DIS4[temp[i]]）;
}
voidsys_init（void）
{
Delay_xms（100）;//上电，等待稳定
lcdinit（）;//初始化LCD
TMOD=0x01;
TH0=（65536-1）/256;
TL0=（65536-1）%256;//取余
EA=1;
TR0=1;
ET0=1;
ad=0x80;
temp[0]=（unsignedchar）ad/100%10;
temp[1]=（unsignedchar）ad/10%10;
temp[2]=（unsignedchar）ad%10;
}
voidmain（void）
{
sys_init（）;//系统初始化
while
（1）
{
display_ad（）;//显示AD转换值
}
}
/*********************************************************
*定时器0函数
*********************************************************/
voidtimer0（）interrupt1
{
TH0=（65536-1）/256;
TL0=（65536-1）%256;
CLK=~CLK;
}
/*********************************************************/
六、思考题：
1）如何改用IN2为输入端口？
请修改程序并观察实验现象。
2）实验中出现哪些问题，如何解决的？
实验二、DAC0832转换实验
一、实验目的
1.了解DAC0832的DA转换原理；
2.了解DAC0832的硬件设计原理图；
3.自主设计DAC0832的DA转换程序。
二、实验设备
单片机实验箱一台；PC机一台；USB下载线一根；DAC0832模块；9V电源适配器一个。
三、实验内容
通过DAC0832的DI0-DI7输入端输入数字信号，经DA转换后将模拟电压显示到电压表上。
四、实验原理
DAC0832是具有两个输入数据寄存器的8位DAC，能直接与51单片机相连。
主要特性如下：
分辨率为8位；电流输出，稳定时间为1s；可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入；单一电源供电（+5～+15V）。
DAC0832的逻辑结构如图所示：
图1：
DAC0832的逻辑结构图
其引脚分布如图2所示：
图2：
DAC0832的引脚分布图
DAC0832各引脚说明：
DI0-DI7：
转换数据输入端；
CS：
片选信号输入端。
ILE：
数据锁存允许信号输入端，高电平有效。
WR1：
输入寄存器写选通控制端。
当CS=0、ILE=1、WR1=0时，数据信号被锁存在输入寄存器中。
Xfer：
数据传送控制信号输入端，低电平有效。
WR2：
DAC寄存器写选通控制端。
当XFER=0，WR2=0时，输入寄存器状态传入DAC寄存器中。
Iout1：
电流输出1端，当数据全为1时，电流输出最大；当数据全为0时，输出电流最小。
Iout2：
电流输出2端。
DAC0802具有Iout1+Iout2=常数的特性。
Rfb：
反馈电阻端。
Vref：
基准电压输入端，是外加的高精度电压源，它与芯片内的电阻网络相连接，该电压范围为-10V~10V；
VCC和GND：
芯片的电源和接地端。
DAC内部有两个寄存器，而这两个寄存器的控制信号有五个，输入寄存器有LIE、CS、WR1控制，DAC寄存器由WR2、Xref控制，用软件指令控制这五个控制端可以实现三种工作方式：
直通方式，单缓冲方式，双缓冲方式。
直通方式是将两个寄存器的五个控制端预先置为有效信号，两个寄存器都开通，只要有数字信号输入就立即进入DA转换。
单缓冲方式是使DAC0832的两个输入寄存器中有一个处于直通方式，另一个处于受控方式，可以将WR2和Xref相连接到地上，并把WR1接到80C51的WR上，LIE接高电平，CS接高位地址或地址译码的输出端上。
双缓冲方式把DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器都接成受控方式，这种方式可以用于多路模拟量要求同时输出的情况下。
三种工作方式的区别是：
直通方式不需要选通，直接进行DA转换；单缓冲方式一次选通；双缓冲方式二次选通。
控制时序图：
图3：
DAC0832控制时序图
五、实验步骤
1、连接硬件接线：
将DAC0832模块通过牛角插头连接至单片机对应接口，连接单片机电源。
2、理解硬件原理图：
DAC0832的硬件原理图，根据硬件原理图设计软件流程图。
硬件电路图如图所示：
其中引脚分配为：
RW=P2^7；//输入端选通信号。
CS=P2^6；//片选信号输入端。
P1；//为数字信号输入口
图4：
DAC0832电路原理图
3、画出程序流程图：
根据程序流程图，编写并调试软件程序。
图5：
软件流程图
DA转换程序实例：
/**********************************
平台:
51最小系统板
单片机:
STC89C52RC
晶振:
12MHz
**********************************/
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitRW=P2^7;//输入端口选通信号
sbitCS=P2^6;//输入信号锁存信号
//功能:
延时1毫秒
voidDelay_xms（uintx）
{
uinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<112;j++）;
}
//功能：
12us延时
voidDelay_xus（uintt）
{
for（;t>0;t--）
{
_nop_（）;
}
}
voidDAC_init（void）//DA初始化
{
CS=0;//输入信号锁存信号
RW=0;//输入端口选通信号
}
voidDAC_start（void）
{
P1=0x80;//输入数字信号
}
voidmain（void）
{
DAC_init（）;
while
（1）
{
DAC_start（）;
}
}
观察实验结果。
六、思考题：
1、本硬件电路为单缓冲工作方式，运放采用的是单电源供电设计，如果运放采用双电源供电，单缓冲工作方式电路该怎样设计？
2、实验中遇到哪些问题？
是如何解决的？
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