AD與DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

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1、電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告院別：電子信息學(xué)院課程名稱：微處理器實(shí)驗(yàn)班級(jí)無(wú)線技術(shù)14姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱A/D與D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2016年11月25日成績(jī)教師簽名批改時(shí)間報(bào)告內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1、熟悉A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的基本原理。2、掌握單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器的特性及程序控制方法。3、掌握利用PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的原理及程序控制方法。二、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)介A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的作用是實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的線性轉(zhuǎn)換，常用A/D轉(zhuǎn)換器類型包括雙積分型和逐次逼近型。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度慢。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器速度較快，精度略低于雙積

2、分型。STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部自帶8路10位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可在程序控制下，將ADC0~ADC7（與P1口引腳復(fù)用）中任何一路模擬輸入轉(zhuǎn)換為等比例的10位數(shù)字量。為便于程序控制，STC12C5A60S2新增多個(gè)與A/D轉(zhuǎn)換器相關(guān)的特殊功能寄存器（SFR），常用寄存器的功能及各位含義如下：P1ASF：模擬功能控制寄存器（字節(jié)地址為9DH）P1ASF的Di位設(shè)為0時(shí)，P1.i位用作普通I/O口；P1ASF的Di位設(shè)為1時(shí)，P1.i位用作ADCi模擬輸入引腳。ADC_CONTR：ADC控制寄存器（字節(jié)地址為BCH）ADC_POWER用于A/D轉(zhuǎn)換器電源控制，設(shè)為0時(shí)，關(guān)閉A/

3、D轉(zhuǎn)換器電源，設(shè)為1時(shí)，開啟A/D轉(zhuǎn)換器電源。開啟A/D轉(zhuǎn)換器電源；SPEED1、SPEED0用于A/D轉(zhuǎn)換速度設(shè)置，設(shè)為00/01/10/11時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換分別需要540/360/180/90個(gè)時(shí)鐘周期；ADC_FLAG為轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，A/D轉(zhuǎn)換完成后ADC_FLAG自動(dòng)置1（需通過程序清0）；ADC_START用于A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制，設(shè)為1時(shí)，開始A/D轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換結(jié)束后ADC_START自動(dòng)清0）；CHS2、CHS1、CHS0用于模擬輸入通道選擇，其8種組合分別對(duì)應(yīng)選擇ADC0~ADC7通道。ADC_RES和ADC_RESL：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器（字節(jié)地址分別為BDH和BEH）9注

4、：STC12C5A60S2新增AUXR1寄存器中ADRJ位由復(fù)位時(shí)默認(rèn)的0改為1，則ADC_RES和ADC_RESL將改為分別存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的高2位和低8位。此外，STC12C5A60S2的A/D轉(zhuǎn)換器也支持中斷控制。STC12C5A60S2中A/D轉(zhuǎn)換器的控制流程與傳統(tǒng)ADC0809芯片類似：1）設(shè)置P1ASF寄存器，指定P1口某口線用作ADC輸入引腳；2）設(shè)置ADC_CONTR寄存器，開啟A/D轉(zhuǎn)換器電源，選擇轉(zhuǎn)換速度及通道，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；3）查詢ADC_CONTR寄存器的ADC_FLAG位，判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束；4）ADC_FLAG位變?yōu)?時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀取ADC_RES和ADC_RESL

5、寄存器，組成10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖3.8.1為ZSC-1實(shí)驗(yàn)箱的STC12C5A60S2的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路。電位器W101產(chǎn)生0~5V模擬電壓，通過ADC1引腳輸入單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果可通過發(fā)光管L101~L108以二進(jìn)制或其它形式顯示，也可用于控制蜂鳴器BZ1的發(fā)聲頻率。圖3.8.1A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路D/A轉(zhuǎn)換器（DAC）的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的線性轉(zhuǎn)換。為實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，除了在單片機(jī)外部配置專用D/A轉(zhuǎn)換器芯片外，還可使用成本較低的PWM加低通濾波的方法，其依據(jù)的主要原理是：PWM信號(hào)的平均電壓正比于信號(hào)的占空比。本實(shí)驗(yàn)即使用該方法實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，電路如圖3.8.2

6、所示。單片機(jī)在程序控制下，以一定的時(shí)間間隔，通過P1.4口線動(dòng)態(tài)輸出不同占空比的PWM信號(hào)，經(jīng)電阻、電容組成的低通濾波器濾波后，即可在排針J101的2腳得到各時(shí)間點(diǎn)幅值正比于對(duì)應(yīng)占空比的連續(xù)模擬信號(hào)。對(duì)于普通80C51單片機(jī)，一般是通過程序控制通用定時(shí)/計(jì)數(shù)器并配合中斷處理，來(lái)產(chǎn)生所需的PWM信號(hào)。STC12C5A60S2除具有普通80C51的兩個(gè)通用定時(shí)/計(jì)數(shù)器外，還增加了具有多種工作模式的兩路可編程計(jì)數(shù)器陣列（PCA）模塊，能夠非常方便地產(chǎn)生兩路頻率相同而占空比獨(dú)立的PWM信號(hào)，其中，PWM0通過P1.3（也可切換到P4.2）輸出，PWM1通過P1.4（也可切換到P4.3）輸出。圖3

7、.8.2D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)電路STC12C5A60S2新增多個(gè)與PCA相關(guān)的SFR，其中，本實(shí)驗(yàn)涉及的PWM1輸出相關(guān)的SFR包括：CCON：PCA控制寄存器（字節(jié)地址為D8H）9其中，CR為PCA運(yùn)行控制位，設(shè)為0時(shí)，關(guān)閉PCA，設(shè)為1時(shí)，啟動(dòng)PCA。CMOD：PCA工作模式寄存器（字節(jié)地址為D9H）其中，CPS2、CPS1、CPS0、用于PCA時(shí)鐘源選擇，例如，100組合時(shí)以系統(tǒng)時(shí)鐘（其頻率為晶振頻率）為PCA時(shí)鐘，000組合時(shí)以系