基于单片机的数模转换设计文档格式.docx
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独立式按键。
独立按键的输入线较多，结构复杂，一般适用于按键较少，操作速度较高的场合。
行列式键盘。
行列式键盘由行和列线交叉组成，一般适用于按键较多的场合。
使用2×
2矩形键盘，这样键盘模块仅使用8根线与处理器相连，节省了系统资源。
由于我们功能比较少，矩形键盘占用电路板位置较大，因此选择方案一。
1.1.4排阻形式选择与论证
方案一：
多个单个电阻。
个数多，接线困难，误差大。
且浪费资金。
方案二：
排阻。
数量少，接线容易，价格便宜。
由于本次试验本身对接线要求就高，所以采用方案二。
1.1.5、材料选择与论证
方案一：
塑料板。
塑料板质量轻，不易碎，但是也不好加工，且不环保。
方案二：
木板。
木板质量比塑料板重，但比玻璃板轻，易于加工，可塑性强。
由于本次试验对材料的可塑性要求较高，因此采用方案二。
1.2所选器件的分析
1.2.1STEC89C51
引脚图如下：
1.2.2LED显示屏
1.2.3LM324
2理论分析与计算
2.1、D/A转换器的主要技术指标
1．分辨率
分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
①D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数－－可用输入数字量的位数n表示D/A转换器的分辨率；
②可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率。
2．转换精度
D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。
3．输出电压（或电流）的建立时间（转换速度）
从输入的数字量发生突变开始，到输出电压进入与稳定值相差±
0.5LSB范围内所需要的时间，称为建立时间tset。
目前单片集成D/A转换器（不包括运算放大器）的建立时间最短达到0.1微秒以内。
4．温度系数
在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。
一般用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数作为温度系数。
2.2.1权电阻网络DAC的原理分析
集成运算放大器，作为求和权电阻网络的缓冲，并将电流转换为电压输出。
开关Si的位置受数据锁存器输出的数码di控制：
当di=1时，Si将对应的权电阻接到参考电压UREF上；
当di=0时，Si将对应的权电阻接地。
虚短
运算放大器总的输入电流为
虚断
运算放大器输出电压为
令RF=R/2，则
即：
输出的模拟电压uO正比于输入的数字量Dn，从而实现了从数字量到模拟量的转换。
当Dn=Dn-1…D0=0时，uO=0；
当Dn=Dn-1…D0=11…1时，
权电阻网络D/A转换器的特点
①优点：
结构简单，电阻元件数较少；
②缺点：
阻值相差较大，制造工艺复杂。
3、电路与程序设计
3.1.1、总体框图设计
系统总体框图如图所示
3.1.2、显示电路
LED显示屏与传统的CRT相比，LED不但体积小，厚度薄，耗能少（1到10微瓦、平方厘米），工作电压低（1.5到6v）能与集成电路直接连用。
并且在与集成电路焊接是比数码管接线简单。
容易操作。
3.1.3、权电路
1、权电阻网络D/A转换器电路
权电阻网络D/A转换器电路如下图所示，它由理想运算放大器、电阻网络、电子模拟开关等组成。
当di=1时（i=0,1,2,3），电子模拟开关接VREF，当di=0时，电子模拟开关接地。
3.1.4、按键电路
此电路实现四种不同功能的转换。
按键一实现平板旋转360°
功能，按键二实现一枚硬币平衡摆动的功能，按键三实现八枚硬币平衡摆动的功能，按键四实现始终指向一点的功能。
电路图如图。
图按键电路
3.1.5、驱动电路
本次的电路主要是有程序通过AT89C51驱动的。
显示电路是由P0口和P2.0;
P2.1;
P2.2口驱动的。
权电路是由P1口来驱动的。
输出电路是由单片机通过权电路驱动。
3.1.6、输出电路
电路经过输入的数字电路通过单片机的程序，输出通过权电路，然后2R½
等比分流，再通过LM324输入给电压表。
3.1.7、总电路
3.2、程序流程图
系统初始
按键按下
单片机检测按键
启动D/A转换
电压放大输出
显示电压值
结束
图程序流程图
3.2.2、液晶显示子程序流程图
图液晶显示流程图
图所示的程序用来显示为调节电压。
3.2.3、输出电路程序流程图
单片机输出的数据
DAC输出
频率增加
判外部中断2
判外部中断
退出波形输出等待按键命令
N
Y
图LM324工作流程图
4、测试方案与测试结果
4.1、测试方案
基本要求：
此次试验是通过软件程序和硬件搭建电路实现。
通过按键电路对显示电路数字显示分别输入0V，1V,2V,3V,4V.此时，通过转换电路后读出电压表的显示示数。
观察计算误差。
4.2、测试结果与测试分析
测量结果:
在允许的误差范围内，观察电压表的示数。
如果误差超过了允许的范围，我们先对硬件电路进行排查分析，进行对电路的数据分析，最后到软件程序的分析。
附录
附录1：
电路原理图
附录2：
源程序
#include<
reg51.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitlcdrs=P2^0;
sbitlcdwr=P2^1;
sbitlcden=P2^2;
sbitS1=P2^4;
sbitS2=P2^5;
sbitS3=P2^6;
sbitS4=P2^7;
ucharcodePresetDat[]={"
SHURU:
0.00V"
};
ucharcodeCurrentDat[]={"
MadeByJbms:
ucharcount,S1num,V_point,V_ge,V_shi,I_point,I_ge,I_shi;
ucharS1_OK=0,Confirm=0,DA,VCC,Power;
//ucharlcd_read_dat（）;
//////////////////延时1ms子程序开始//////////////
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=0;
x<
121;
x++）
for（y=0;
y<
z;
y++）;
}
//////////////////延时1ms子程序结束///////////////
/******写指令子函数******************/
voidlcd_write_com（ucharcom）
lcdrs=0;
//lcdrs=0即设置写指令状态
lcdwr=0;
//写状态
lcden=0;
//从这句开始将en置1然后又置零，是将其显示为高脉冲
P0=com;
//将要写的指令传给P0口
delay（5）;
lcden=1;
//en的高脉冲设置完毕
/******写数据子函数******************/
voidlcd_write_dat（ucharx_pos,uchary_pos,uchardat）
x_pos&
=0x0f;
//X位置范围0~15//
y_pos&
=0x01;
//Y位置范围0~1//
if（y_pos==1）x_pos+=0x40;
x_pos+=0x80;
lcd_write_com（x_pos）;
lcdrs=1;
//lcdrs=1即设置写数据状态
P0=dat;
//将要写的数据传给P0口
/*******************初始化子函数**************/
voidlcd_init（）
ucharnum;
lcd_write_com（0x38）;
//显示16×
2,5×
7点阵，8位数据接口。
lcd_write_com（0x0c）;
//显示开/关及光标设置
lcd_write_com（0x06）;
//设置读写一个字符后指针自动加1或减1及整屏左移动
lcd_write_com（0x01）;
lcd_write_com（0x80）;
//设置数据指针位置，即从什么位置开始显示，
for（num=0;
num<
14;
num++）
{
lcd_write_dat（num,0,PresetDat[num]）;
}
lcd_write_com（0x80+0x40）;
//设置数据指针位置
lcd_write_dat（num,1,CurrentDat[num]）;
ucharkeyscan（）//等待调时间的子函数，S1S2S3为功能键按，S1闪烁调整位置的功能键，S2增加1，S3减少1
if（S1==0）
//键盘按键消抖
if（S1==0）
S1num++;
//S1增加功能键按下的次数
while（!
S1）;
//按键松手检测
if（S1num==1）
{
lcd_write_com（0x80+11）;
lcd_write_com（0x0f）;
//光标闪烁，表示可以调整时间
if（S1num==2）//如果S1即第二次按下，光标向前移动
lcd_write_com（0x80+10）;
if（S1num==3）//如果S1即第三次按下，光标向前移动
lcd_write_com（0x80+8）;
if（S1num==4）//如果S1即第四次按下，光标向前移动
lcd_write_com（0x80+0x40+11）;
if（S1num==5）//如果S1即第五次按下，光标向前移动
lcd_write_com（0x80+0x40+10）;
if（S1num==6）//如果S1即第六次按下，光标向前移动
lcd_write_com（0x80+0x40+8）;
if（S1num==7）//如果S1即第七次按下，则定时器开始计时，S1num清零，光标不闪烁
S1num=0;
S1_OK=1;
}
if（S1num!
=0）
if（S2==0）
if（S2==0）//在S2按下时，实现加1调整
S2）;
//电压增加调整
V_point++;
if（V_point==10）
V_point=0;
lcd_write_dat（11,0,0x30+V_point）;
if（S1num==2）
V_ge++;
if（V_ge==10）
V_ge=0;
lcd_write_dat（10,0,0x30+V_ge）;
if（S1num==3）
V_shi++;
if（V_shi==6）
V_shi=0;
lcd_write_dat（8,0,0x30+V_shi）;
//电流增加调整
if（S1num==4）
I_point++;
if（I_point==10）
I_point=0;
lcd_write_dat（11,1,0x30+I_point）;
if（S1num==5）
I_ge++;
if（I_ge==10）
I_ge=0;
lcd_write_dat（10,1,0x30+I_ge）;
if（S1num==6）
I_shi++;
if（I_shi==6）
I_shi=0;
lcd_write_dat（8,1,0x30+I_shi）;
if（S3==0）//在S3按下时，实现减1调整
//电压减少调整
if（S3==0）
S3）;
V_point--;
if（V_point==-1）
V_point=9;
V_ge--;
if（V_ge==-1）
V_ge=9;
V_shi--;
if（V_shi==-1）
V_shi=5;
//电流减少调整
I_point--;
if（I_point==-1）
I_point=9;
I_ge--;
if（I_ge==-1）
I_ge=9;
I_shi--;
if（I_shi==-1）
I_shi=5;
Power=1*V_shi+0.1*V_ge+0.01*V_point;
return（Power）;
voidmain（）
lcd_init（）;
P0=0;
while
（1）
VCC=keyscan（）;
if（!
S4）
if（VCC>
5.00）
VCC=5.00;
P0=10*VCC+1*V_ge+0.1*V_point;
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