基于51单片机的模拟量输入输出通道实验

news2024/10/7 16:25:15

实验一 模拟量输入输出通道实验（C51）

一、实验目的：

1、了解A/D、D/A转换的基本原理。

2、了解A/D转换芯片ADC0809、D/A转换芯片DAC0832的性能及编程方法。

3、掌握过程通道中A/D转换与D/A转换与计算机的接口方法。

4、了解计算机如何进行数据采集及输出控制。

二、实验设备

计算机 1台；

缔造者系统 1套：CPU挂箱、8031CPU模块；

万用表 1块；

示波器 1台。

三、实验内容

一）、A/D转换实验

利用实验台上的ADC0809做A/D转换器，实验箱上的电位器提供模拟电压信号输入，编制程序，将模拟量转换成数字量，用数码管显示模拟量转换的结果。

1、实验电路：如图1

图1

2、实验接线：

1）0809的片选信号CS0809接CS0。

2）电位器的输出信号AN0接0809的ADIN1。

3、实验程序

   #include <reg51.h>

#include <absacc.h>

#define INT8U unsigned char

#define INT16U unsigned int

#define Val DBYTE[0x35]

#define RAM8279  XBYTE[0X0CFE9]

#define DATA8279 XBYTE[0X0CFE8]

#define ADC0809  XBYTE[0X0CFA0]

INT8U code SEG_CODE[]={0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

  void delay1_ms(INT8U x)

  {   INT8U t;while(x--) for(t=0;t<120;t++);  }

void main()

{

INT8U ADvalue,AD1,AD2,AD3;

while(1)

   {ADC0809=1;      //start AD

   delay1_ms(10);   //delay

   ADvalue=ADC0809;

   Val=ADvalue;

   AD1=ADvalue/100;   //baiwei

   AD2=ADvalue%100/10; //shi wei

   AD3=ADvalue%10;      //ge wei

   RAM8279=0x90;

   DATA8279=SEG_CODE[AD1];

   delay1_ms(10);

   DATA8279=SEG_CODE[AD2];

   delay1_ms(10);

   DATA8279=SEG_CODE[AD3];

   delay1_ms(10);    

  }

}

4、实验步骤

1）从系统“开始”菜单进入“所有程序”，在“所有程序”中选择“Windows Virtual PC”,点击“Windows XP Mode”进入虚拟机系统。

2）根据接线图接线，并运行EL型（8051）教学实验环境，建立上位计算机与缔造者系统的通信连接。（串口选择COM2；波特率选择9600；点击屏幕中对话框确定后立刻按下设备上的复位键RST，若设备上的数码管显示C则表示通信成功。）

3）新建一个汇编文件（点击工具栏上的字母A,若程序用单片机C语言编写，则点击工具栏上的字母C），输入C51源程序，编译成功后，选择调试-运行。

4）用万用表测量电位器电压，依次调节电位器旋钮，并使数码管从一个较小的数开始变化。记录表格1。

表1 A/D转换实验数据表

序号

电位器电压（V）

理论计算的AD转换结果数字量（十进制）

数码管显示值（十进制）

理论计算与实际显示值相对误差

1

0.29

14

14

0

2

0.68

32

32

0

3

0.86

43

42

1

4

1.76

89

88

1

5

2.40

120

118

2

6

2.81

143

140

3

7

3.30

168

167

1

8

4.03

206

202

4

9

4.21

215

210

5

10

4.49

229

224

5

二)、D/A转换实验

利用DAC0832，编制程序产生波形信号。

  1. 循环产生锯齿波、三角波各10周期；
  2. 波形的VP-P峰峰值为4V。
  3. 要求DAC0832工作方式为单缓冲方式。

1、实验电路：如图2

图2

2、实验接线

DAC0832的片选CS0832接CS1，输出端OUT接示波器探头信号表笔，接地端GND接示波器地线夹子。DS2.3脚用跳线冒短接(单缓冲方式). DS1.2脚用跳线冒短接(双缓冲方式)。

3、实验程序

1）产生锯齿波程序：

#include <reg51.h>

#include <absacc.h>

#define INT8U unsigned char

#define INT16U unsigned int

#define DAC0832 XBYTE[0X0CFA8]

  void delay_ms(INT8U x)

  {   INT8U t;while(x--) for(t=0;t<1;t++);  }

void main()

{INT8U i;

  while(1)

   {

   for(i=0;i<255;i++)  //

   {DAC0832=i;

delay_ms(1);

}

   }

}   

2）产生三角波程序:

#include <reg51.h>

#include <absacc.h>

#define INT8U unsigned char

#define INT16U unsigned int

#define DAC0832 XBYTE[0X0CFA8]

  void delay_ms(INT8U x)

  {   INT8U t;while(x--) for(t=0;t<1;t++);  }

void main()

{INT8U i;

  while(1)

   {

   for(i=0;i<255;i++) //zheng ban zhou

   {DAC0832=i;

   delay_ms(1);

}

 for(i=255;i>0;i--)  //fu ban zhou

   {DAC0832=i;

   delay_ms(1);

}

 }

}  

4、实验步骤

1）从系统“开始”菜单进入“所有程序”，在“所有程序”中选择“Windows Virtual PC”,点击“Windows XP Mode”进入虚拟机系统。

2）根据接线图接线，并运行EL型（8051）教学实验环境，建立上位计算机与缔造者系统的通信连接。（串口选择COM2；波特率选择9600；点击屏幕中对话框确定后立刻按下设备上的复位键RST，若设备上的数码管显示C则表示通信成功。）3）输入产生锯齿波、三角波的C51源程序，编译连接成功后运行。

4）记录示波器显示的波形曲线，读数，填入表2。

 

表2波形产生实验数据表

锯齿波

周期（ms）\频率(Hz)

43.55Hz

峰峰值Vp-p(V)

536.0mV

三角波

周期（ms）\频率(Hz)

21.74Hz

峰峰值Vp-p(V)

512.0mV

三)、A/D转换结果控制D/A输出信号频率实验

内容及要求：

1）利用实验台上的ADC0809做A/D转换器，实验箱上的电位器提供模拟电压信号输入，编制程序，将模拟量转换成数字量，用数码管显示模拟量转换的结果（十进制）。

2）利用DAC0832，编制程序产生频率受A/D转换结果控制的波形。波形为由锯齿波、三角波各20个周期构成的循环波形。

3）当调节实验箱上的电位器，A/D显示的结果相应发生变化，D/A产生的锯齿波和三角波频率也随之改变。

4）要求单片机判断处理AD转换结束信号采用查询方式。DAC0832工作方式为双缓冲方式。

1、实验电路：如图1及图2

2、实验接线

1）0809的片选信号CS0809接CS0。

  1. 电位器的输出信号AN0接0809的ADIN0。

3)EOC接P3.2/INT0。

4）DAC0832的片选CS0832接CS1，输出端DAOUT接示波器探头信号表笔，接地端GND接示波器地线夹子。双缓冲工作方式(DS1.2脚用跳线冒短接)

(为保证在显示A/D转换结果时D/A输出波形不变，DAC0832要处于双缓冲工作方式，以保证在写数据到8279的寄存器时，DAC0832数据锁存，不受数据总线上数据的变化而发生变化。)

3、实验程序

1）频率受控锯齿波程序：

#include <reg51.h>

#include <absacc.h>

#define INT8U unsigned char

#define INT16U unsigned int

#define Val DBYTE[0x35]

#define RAM8279  XBYTE[0X0CFE9]

#define DATA8279 XBYTE[0X0CFE8]

#define ADC0809  XBYTE[0X0CFA0]

#define DAC08321  XBYTE[0X0CFA8]

#define DAC08322  XBYTE[0X0CFA9]

INT8U SEG_CODE[]={0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

sbit EOC=P3^2;

 void delay_ms(INT8U x)

  {INT8U t;

   while(x--)

       for(t=0;t<1;t++);

     }

     

INT8U ADvalue=0,AD1=0,AD2=0,AD3=0,i;  

 main()

{

RAM8279=0x90;

DATA8279=SEG_CODE[AD1];

delay_ms(1);

DATA8279=SEG_CODE[AD2];

delay_ms(1);

DATA8279=SEG_CODE[AD3];

delay_ms(1);

while(1)

   {

ADC0809=1;  //start AD

while(!EOC);  //wait ADC finish

Val=ADC0809;  //read AD result

   AD1=Val/100;   //high

   AD2=Val%100/10; //middle

   AD3=Val%10;      //low

    DAC08321=Val;    //D/A start

    DAC08322=Val;    //D/A start

    RAM8279=0x90;   //display

    DATA8279=SEG_CODE[AD1];

    delay_ms(1);

    DATA8279=SEG_CODE[AD2];

    delay_ms(1);

    DATA8279=SEG_CODE[AD3];

    delay_ms(1);

    for(i=Val;i<255;i++)   //generate wave

{

DAC08321=i;

DAC08322=i;

delay_ms(1);

}

}

}

2）频率受控三角波程序：

#include <reg51.h>

#include <absacc.h>

#define INT8U unsigned char

#define INT16U unsigned int

#define Val DBYTE[0x35]

#define RAM8279  XBYTE[0X0CFE9]  //control register

#define DATA8279 XBYTE[0X0CFE8]  //data register

#define ADC0809  XBYTE[0X0CFA0]  //ADC address

#define DAC08321  XBYTE[0X0CFA8]  //first register address

#define DAC08322  XBYTE[0X0CFA9]  //second register address

INT8U SEG_CODE[]={0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}; //common cathode

sbit EOC=P3^2;

 void delay_ms(INT8U x)

  {   INT8U t;while(x--) for(t=0;t<1;t++);  }

INT8U ADvalue=0,AD1=0,AD2=0,AD3=0,i;  

 main()

{

RAM8279=0x90;

DATA8279=SEG_CODE[AD1];

delay_ms(1);

DATA8279=SEG_CODE[AD2];

delay_ms(1);

DATA8279=SEG_CODE[AD3];

delay_ms(1);

while(1)

   {

ADC0809=1;  //start AD

while(!EOC);  //wait ADC finish

Val=ADC0809;  //read AD result

   AD1=Val/100;   //high

   AD2=Val%100/10; //middle

   AD3=Val%10;      //low

    DAC08321=Val;    //D/A start

    DAC08322=Val;    //D/A start

    RAM8279=0x90;   //display

    DATA8279=SEG_CODE[AD1];

    delay_ms(1);

    DATA8279=SEG_CODE[AD2];

    delay_ms(1);

    DATA8279=SEG_CODE[AD3];

    delay_ms(1);

    for(i=Val;i<255;i++)   //generate wave

{

DAC08321=i;

DAC08322=i;

delay_ms(10);

}

for(i=255;i>Val;i--)

{

DAC08321=i;

DAC08322=i;

delay_ms(1);

}

}

}

4、实验步骤

1）从系统“开始”菜单进入“所有程序”，在“所有程序”中选择“Windows Virtual PC”,点击“Windows XP Mode”进入虚拟机系统。

2）根据接线图接线，并运行EL型（8051）教学实验环境，建立上位计算机与缔造者系统的通信连接。（串口选择COM2；波特率选择9600；点击屏幕中对话框确定后立刻按下设备上的复位键RST，若设备上的数码管显示C则表示通信成功。）3）输入频率受控波形生成的C51源程序，编译连接成功后运行。

4）依次调节电位器旋钮，并使数码管显示为一个较小的值开始。记录数码管显示值，及相应示波器显示的波形曲线，计算锯齿波和三角波曲线的Vp-p电压及显示波形的周期和频率并填入表3。

表3 频率受控波形实验数据表

序号

数码管显示值

锯齿波的Vp-p（V）

锯齿波频率值（Hz）

三角波的Vp-p（V）

三角波频率值（Hz）

1

0

4.96

39.97

5.04

19.34

2

50

4.00

49.75

4.08

24.13

3

100

3.04

65.79

3.12

31.87

4

150

2.24

86.84

2.08

47.01

5

200

1.28

105.34

1.12

58.60

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