单片机——C51实验含Proteus仿真(AD转换器(数字电压表),DA转换器(波形发生器))

  • 文章仅为本人学习记录,如有引用部分会另加说明引用出处

  • 代码部分

    分为两部分:AD转换器实现数字电压表,DA转换器实现波形发生器(在仿真部分详细说明)

    #include<reg52.h>
    #include<intrins.h>
    #define uint unsigned int
    #define uchar unsigned char
    
    sbit D1=P1^0;		//灯组
    sbit key1=P3^4;		//独立键盘P3^4//控制PWM波的频率
    sbit key2=P3^5;		//独立键盘P3^5//控制PWM波的频率
    sbit CS_DA=P2^0;	//DA转换器片选端,低电平有效
    sbit WR_DA=P2^1;	//DA转换器输入寄存器写信号,低电平有效
    sbit LCD_RS=P2^5;	//LCD1206数据(高)指令(低)选择端
    sbit LCD_RW=P2^6;	//LCD1206读(高)写(低)信号端
    sbit LCD_E=P2^7;	//LCD1206使能端(下降沿执行命令)
    sbit START=P2^2;	//AD转换器start/ale控制端(下降沿开始工作)
    sbit EOC=P2^3;		//AD转换器EOC端(开始工作时为低,结束时为高)
    sbit OE=P2^4;		//AD转换器OE端(为高时单片机读取数据)
    
    uchar code sin[]={//正弦表
    0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,
    0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,
    0xc2,0xc5,0xc7,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,
    0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,
    0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,
    0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
    0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,
    0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,
    0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,
    0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,
    0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,
    0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,
    0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,
    0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,
    0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,
    0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,
    0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,
    0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,
    0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,
    0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,
    0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,
    0x5d,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,
    0x80
    };
    
    int num=10;
    int v;
    uchar t[]={"0123456789"};
    
    void delay(uint z)
    {
    	uint x,y;
    	for(x=z;x>0;x--)
    		for(y=120;y>0;y--);
    }
    
    void writedata(uchar y)//LCD写数据
    {
    	LCD_RS=1;
    	LCD_RW=0;
    	LCD_E=0;
    	P0=y;
    	LCD_E=1;
    	delay(5);
    	LCD_E=0;	
    }
    
    void writecom(uchar x)//LCD写命令
    {
    	LCD_RS=0;
    	LCD_RW=0;
    	LCD_E=0;
    	P0=x;
    	LCD_E=1;
    	delay(5);
    	LCD_E=0;	
    }
    
    void LCD_init()//LCD初始化
    {
    	writecom(0x38);//设置16*2显示,5*7点阵,8位数据口
    	writecom(0x0c);//设置开显示,不显示光标
    	writecom(0x06);//写一个字符后地址指针加1
    	writecom(0x01);//显示清零,数据指针清零
    }
    
    void display()//LCD电压显示
    {
    	uchar temp0,temp1,temp2;
    	v=v*100/51;//5V电压下的分辨率255/5=51
    	temp0=v/100;
    	temp1=(v%100)/10;
    	temp2=v%10;
    	writecom(0x80);//字符显示的起始地址
    	delay(5);
    	writedata(t[temp0]);
    	delay(5);
    	writedata('.');
    	delay(5);
    	writedata(t[temp1]);
    	delay(5);
    	writedata(t[temp2]);
    	delay(5);
    	writedata('V');
    	delay(5);
    }
    
    
    void DA_init(uchar x)//波形发生器初始化
    {
    	CS_DA=x;
    	WR_DA=x;	
    }
    
    void key()//键盘检测调节PWM波
    {
    	if(key1==0)
    	{
    		delay(5);
    		if(key1==0)
    			num+=5;
    		while(!key1);
    	}
    
    	if(key2==0)
    	{
    		delay(5);
    		if(key2==0)
    			num-=5;
    		while(!key2);
    	}
    }
    
    void PWM()//PWM波
    {
    	P0=0;
    	delay(50);
    	P0=255;
    	delay(num);
    }
    
    void triangular()//三角波
    {
    	uint i=0;
    	for(i=0;i<255;i++)
    	{	
    		P0=i;
    	}
    	for(i=255;i>0;i--)
    	{	
    		P0=i;
    	}
    }
    
    void ssin()//正弦波
    {
    	uint i=0;
    	for(i=0;i<=255;i++)
    	{
    		P0=sin[i];
    	}
    }
    
    
    void ADC()//AD工作时序
    {
    	START=0;
    	START=1;
    	delay(5);
    	START=0;//下降沿开始工作,EOC置0
    	while(!EOC);//转换完成时EOC置1
    	OE=1;//OE置1时,允许单片机读取AD的数据
    	v=P1;//高位先接收
    	OE=0;		
    }
    
    void main()
    {	
    	DA_init(0);
    	//LCD_init();
    	while(1)
    	{
    		//ADC();
    		//display();
    		key();
    		PWM();
    		//triangular();
    		//ssin();
    	}			
    }

    仿真部分

    所用到的原理图:

     AD转换器实现数字电压表部分

            需要打开main函数中LCD_init(),ADC(),display()三个注释其中电压的输出显示用到了LCD1602关于这部分详情见(96条消息) 单片机——C51实验含Proteus仿真(LCD1602)_暴躁海葵的博客-CSDN博客

            通过调节该电阻的值使电压表的值发生变化,同时将读到的电压值显示在LCD1602上

             其中的时钟信号在图中找到

     DA转换器实现波形发生器

            需要在代码中打开DA_init(),Key(),PWM(),triangular(),ssin()部分相关的代码

            其中PWM波的占空比可以通过按键进行调节

             查看波形:

     

  • A/D转换器及接口技术

  • A/D转换器是一种能把模拟量转换成数字量的电子器件(被测物理量在经过传感器,运算放大器后做A/D转换,最后送入单片机进行处理)
  • 分类
  • 工作原理
  • 计数比较型
  • 逐次逼近型
  • 采集电压与参考电压(每一次比较都变化,通过DA转换器控制)通过比较器得到量化的数字量
  •  
  • 双积分型
  • 接口方式
  • 并行接口
  • 串行接口
  • 单片机内集成
  • 转换精度
  • 8,10,12位
  • 主要性能指标
  • 分辨率
  • 指使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量
  • 量化误差
  • ADC把模拟量变为数字量,用数字量近似表示模拟量,这个过程称为量化。量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差
  • 转换速率
  • 能够重复进行数据转换的速度,即每秒转换的次数。而一次AD转换所需的时间(包括稳定时间),则是转换速率的倒数
  • D/A转换器及接口技术

  • D/A转换器是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件(单片机处理完的数字量转换成模拟量,作为控制信号的控制值)
  • 分类
  • 输出信号类型
  • 电压输出型
  • 电流输出型
  • 接口类型
  • 并行接口
  • 串行接口
  • 转换精度
  • 8,10,12位
  • 原理
  • 电阻分压:输出电压的大小与数字量具有对应的关系(T型电阻网络D/A转换器)
  •  

  • 主要性能指标
  • 分辨率
  • 指输入数字量的最低有效位(LSB)发生变化时,所对应的输出模拟量(电压或电流)的变化量。反映了输出模拟量的最小变化值(位数越多分辨率越高)
    对于5V的满量程,采用8位DAC时分辨率为5V/256=19.5mV
  • 线性度(非线性误差)
  • 是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差(常以相对于满量程的百分数表示)
  • 绝对精度和相对精度
    相对精度的表示是相对于满刻度的百分比
  • 是指在整个刻度范围内,任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。是由增益误差(全为1),零点误差(全为0),非线性误差和噪声等引起(绝对精度应小于1个LSB)
  • 建立时间
  • 描述D/A转换速率的一个动态指标(电流输出型的建立时间短,电压输出型的建立时间主要取决与运算放大器的响应时间)
  •  

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