单片机实验(AD转换)
实验三 A/D、D/A转换实验
一、实验目的
1.熟悉DAC0832并行接口数模转换器和TLC2543串行接口模数转换器的基本原理和编程方
法。
2.进一步熟悉单片机应用系统开发步骤和方法。
二、实验电路
实验所用元件清单如下表所示：
1. 串行A/D转换器TLC2543
2.并行D/A转换器DA0832
三、相关知识
（一）串行A/D转换器TLC2543
1. TLC2543的特性与引脚
TLC2543是TI公司的TLC2543 12位串行A/D转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省80C51系列单片机的I/O资源，而且价格适中。
主要特点如下：
●12位分辨率A/D转换器。
●在工作温度范围内10 s转换时间。
●11个模拟输入通道。
●3路内置自测试方式。
●采样率为66kbps。
●线性误差+1LSB（max）。
●有转换结束（EOC）输出。
●具有单、双极性输出。
●可编程的MSB或LSB前导。
●可编程的输出数据长度。
2. TLC2543的工作过程
TLC2543的工作过程分为两个周期：I/O 周期和实际转换周期。
1）I/O周期
I/O周期由外部提供的I/O CLOCK定义，延续8、12或16个时钟周期，决定于选定的输出数据长度。器件进入I/O周期后同时进行两种操作。
（1）在I/O CLOCK的前8个脉冲的上升沿，以MSB前导方式从DA TA INPUT端输入8位数据流到输入寄存器。其中前4位为模拟通道地址，控制14通道模拟多路器从11个模拟输入和3个内部自测电压中，选通一路送到采样保持电路，该电路从第4个I/O CLOCK脉冲的下降沿开始，对所选信号进行采样，直到最后一个I/O CLOCK脉冲的下降沿。I/O周期的时钟脉冲个数与输出数据长度（位数）有关，输出数据长度由输入数据的D3、D2选择为8、12或16位。当工作于12或16位时，在前8个时钟脉冲之后，DATA INPUT无效。
（2）在DATA OUT端串行输出8、12或16位数据。当CS保持为低时，第一个数据出现在EOC的上升沿；若转换由CS控制，则第一个输出数据发生在CS的下降沿。这个数据串是前一次转换的结果，在第一个输出数据位之后的每个后续位均由后续的I/O CLOCK脉冲下降沿输出。
2）转换周期
在I/O周期的最后一个I/O CLOCK脉冲下降沿之后，EOC变低，采样值保持不变，转换周期开始，片内转换器对采样值进行逐次逼近式A/D转换，其工作由与I/O CLOCK同步的内部时钟控制。转换完成后EOC变高，转换结果锁存在输出数据寄存器中，待下一个I/O周期输出。I/O周期和转换周期交替进行，从而可以减小外部的数字噪声对转换精度的影响。
TLC2543的工作时序如图7.41所示。
3. TLC2543与89C52的接口电路
下图是89C52与TLC2543的接口电路，TLC2543的5条接口线可接到单片机的任何通用双向I/O 口上。
（二）并行D/A转换器DAC0832
1.D/A转换是把数字量转换成模拟量的变换，实验台上D/A电路输出的是模拟电压信号。要实现实验要求，比较简单的方法是产生三个波形的表格，然后通过查表来实现波形显示。
2、产生锯齿波和三角波的表格只需由数字量的增减来控制，同时要注意三角波要分段来产生。要产生正弦波，较简单的方法是造一张正弦数字量表。即查函数表得到的值转换成十六进制数填表。D/A转换取值范围为一个周期，采样点越多，精度越高些。本例采用的采样点为256点/周期。
3、8位D/A转换器的输入数据与输出电压的关系为
U(0∽-5V)=Uref/256×N
U(-5V∽+5V)=2·Uref/256×N-5V (这里 Uref为+5V)
4、DAC0832与89C52的接口电路
四、实验内容
1.按照上图设计仿真电路原理图。
2.编写程序实现采集AI0~AI11十二个输入通道模拟输入，并转换结果从串口送到模拟终端显
示。
3.编写程序实现产生方波、三角波和梯形波的程序，并在虚拟示波器上显示波形。
五、参考程序
1、A/D转换接口实验
COMMON.c程序
#include
#include
/*********************************************************
* 函数说明：延时5us，晶振改变时只用改变这一个函数！
1、对于11.0592M晶振而言，需要2个_nop_();
2、对于22.1184M晶振而言，需要4个_nop_();
* 入口参数：无
* 返回：无
*********************************************************/
void delay_5us(void)//延时5us，晶振改变时只用改变这一个函数！
{
_nop_();
_nop_();
//_nop_();
//_nop_();
}
/************ delay_50us ***************/
void delay_50us(void)//延时50us
{
unsigned char i;
for(i=0;i<4;i++)
{
delay_5us();
}
}
/******** 延时100us ******************/
void delay_100us(void)//延时100us
{
delay_50us();
delay_50us();
}
/*********** 延时单位：ms *******************/
void time(unsigned int ucMs)//延时单位：ms
{
unsigned char j;
while(ucMs>0){
for(j=0;j<10;j++) delay_100us();
ucMs--;
}
}
/********** 初始化串口波特率 ************/
void initUart(void)/*初始化串口波特率，使用定时器2*/
{
/* Setup the serial port for 9600 baud at 11.0592MHz */
SCON = 0x50; //串口工作在方式1
RCAP2H=(65536-(3456/96))>>8;
RCAP2L=(65536-(3456/96))%256;
T2CON=0x34;
TI = 1; /* 置位TI*/
}
common.h程序
#include
#include
#include
#include
#define byte unsigned char
#define uchar unsigned char
#define word unsigned int
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
#define BYTE unsigned char
#define WORD unsigned int
#define TRUE 1
#define FALSE 0
extern void initUart(void);/*初始化串口*/
extern void time(unsigned int ucMs);//延时单位：ms
Main.c程序
#include "common.h"
extern void CollectADmodule(uint *ad_result);
/******** main 函数 *********/
void main (void) {
uint idata TLC2543[11];
uchar i;
initUart(); /* 初始化串口 */
do{
CollectADmodule(TLC2543);//调用11通道AD转换
for(i=0;i<11;i++){
printf("TLC2543[%bd]=%u\n",i,TLC2543[i]);//打印输出结果}
printf("\n\n");//回车2次
time(1000);
}while(TRUE);
}
Tlc2543.c程序
#include
#include
#include
#include
#include
#define byte unsigned char
#define uchar unsigned char
#define word unsigned int
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
#define BYTE unsigned char
#define WORD unsigned int
uint read2543(uchar port);
void CollectADmodule(uint *ad_result);
extern void time(unsigned int ucMs);//延时单位：ms
/**************************************
2543控制引脚宏定义
*************************************/
sbit AD_EOC = P1^0; /* TLC2543转换完成指示引脚EOC */ sbit CLOCK = P1^2; /*2543时钟*/
sbit AD_CS = P1^3; /*2543片选*/
sbit D_IN = P1^4; /*2543输入*/
sbit D_OUT = P1^5; /*2543输出*/
/**************************************
TLC2543驱动程序
*************************************/
/**************************************
名称：read2543
功能：TLC2543驱动模块
输入参数：port通道号
输出参数：ad转换值
*************************************/
uint read2543(uchar port)
{
uint ad=0;
uchar i;
P1=0xeb;
CLOCK = 0;
AD_CS = 0;
port<<=4;
for(i=0;i<8;i++) //读高8位
{
if(D_OUT) ad|=0x01;
D_IN=(bit)(port&0x80);
CLOCK=1;
CLOCK=0;
port<<=1;
ad<<=1;
}
for(i=8;i<12;i++) //读低4位
{
if(D_OUT) ad|=0x01;
CLOCK=1;
CLOCK=0;
ad<<=1;
}
AD_CS=1;
ad>>=1;
return(ad);
}
/**************************************************
* 函数说明：采集实际端口的数据
* 入口参数：
*ad_result 存各模拟通道的结果
**************************************************/
void CollectADmodule(uint *ad_result)
{
uchar i;
AD_EOC=1;
read2543(0); //启动0通道转换，第一次转换结果不准确，丢弃
while(!AD_EOC){} //等待转换完成
time(3);
read2543(0);
while(!AD_EOC){} //等待转换完成
for(i=0;i<11;i++){
ad_result[i]= read2543(i+1); //读转换结果，并启动下次转换
while(!AD_EOC){} //等待转换完成
time(3);
read2543(i+1); //读转换结果，并启动下次转换
while(!AD_EOC){} //等待转换完成
}
}
2.D/A转换接口实验
锯齿波程序:
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0100H
START: MOV R0,#0FEH
MOVX @R0,A
INC A
LCALL DELAY
SJMP START
DELAY: MOV R1,#2H
LP: MOV R2,#20H
DJNZ R2,$
DJNZ R1,LP
RET
END
六、实验要求
写出实验报告，内容包括：
(1)实验目的。
(2)实验电路组成及各单元描述
(3)软件组成及主要模块流程图
(4)写出详细的调试步骤，记录实验现象。可通过μVision3 IDE提供的单步、断点、连续等调
试功能查看实验电路和内部寄存器、存储器的变化情况。
七、思考与讨论
串行接口A/D转换器与并行接口A/D转换器比较有什么优点？