【51单片机】AD模数转换DA数模转换（江科大）

news2024/11/27 5:04:17

1.AD/DA介绍

· AD(Analog to Digital):模拟-数字转换,将模拟信号转换为计算机可操作的数字信号
· DA(Digital to Analog):数字-模拟转换,将计算机输出的数字信号转换为模拟信号
· AD/DA转换打开了计算机与模拟信号的大门,极大的提高了计算机系统的应用范围,也为模拟信号数字化处理提供了可能
在这里插入图片描述

2.硬件电路模型

在这里插入图片描述
· AD转换通常有多个输入通道,用多路选择开关连接至AD转换器,以实现AD多路复用的目的,提高硬件利用率
· AD/DA与单片机数据传送可使用并口(速度快、原理简单),也可使用串口(一位一位发送、接线少、使用方便)
· 可将AD/DA模块直接集成在单片机内,这样直接写入/读出寄存器就可进行AD/DA转换,单片机的IO口可直接复用为AD/DA的通道
PWM在一定程度上可以代替DA

3.硬件电路

在这里插入图片描述

4.XPT2046

XPT2046是一个A/D转换器，用的时候直接用时序将A/D的值读出即可
XPT2046时序
在这里插入图片描述
DCLK、DIN、DOUT三根线共用，而每个芯片有一个单独的CS片选，在同一时间只选中一片，然后三根线与芯片进行通信，不会产生冲突
CS：开始输入时拉低，结束时拉高
DCLK：上升沿输入，下降沿输出

5.AD模数转换

现象:LCD显示可调电阻、热敏电阻和光敏电阻的值
定义引脚
在这里插入图片描述
读AD值

命令码宏定义

S必须为1,A2-A0地址位,MODE为1(8位模式),SER/DFR为1(单端模式),PD1为0(外部电压),PD0为0(低功率模式)
测量X+,根据单端模式输入配置图,A2-A0可以为001,也可以为011,以001为例,故命令码为1001 1100即0x9C,011为0xBC
在这里插入图片描述
测量Y+,A2-A0为101,命令码为1101 1100即0xDC

测量VBAT,A2-A0为010,命令码为1010 1100即0xAC

测量AUX,A2-A0为110,命令码为1110 1100即0xEC

XPT2046.c

#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>

//引脚定义
sbit XPY2046_DIN=P3^4;
sbit XPY2046_CS=P3^5;
sbit XPY2046_DCLK=P3^6;
sbit XPY2046_DOUT=P3^7;

/**
  * @brief  ZPT2046读取AD值
  * @param  Command 命令字，范围：头文件内定义的宏，结尾的数字表示转换的位数
  * @retval AD转换后的数字量，范围：8位为0~255，12位为0~4095
  */
unsigned int XPT2046_ReadAD(unsigned char Command)
{
	unsigned char i;
	unsigned int Data=0;
	XPY2046_DCLK=0;
	XPY2046_CS=0;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		XPY2046_DIN=Command&(0x80>>i);
		XPY2046_DCLK=1;
		XPY2046_DCLK=0;
	}
	for(i=0;i<16;i++)
	{
		XPY2046_DCLK=1;
		XPY2046_DCLK=0;
		if(XPY2046_DOUT){Data|=(0x8000>>i);}
	}
	XPY2046_CS=1;
	return Data>>8;
}

XPT2046.h

#ifndef __XPT2046_H__
#define __XPT2046_H__

#define XPT2046_VBAT	0xAC
#define XPT2046_AUX		0xEC
#define XPT2046_XP		0x9C	//0xBC
#define XPT2046_YP		0xDC

unsigned int XPT2046_ReadAD(unsigned char Command);

#endif

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "XPT2046.h"

unsigned int ADValue;

void main(void)
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"ADJ  NTC  GR");
	while(1)
	{
		ADValue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_XP);		//读取AIN0，可调电阻
		LCD_ShowNum(2,1,ADValue,3);				//显示AIN0
		ADValue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_YP);		//读取AIN1，热敏电阻
		LCD_ShowNum(2,6,ADValue,3);				//显示AIN1
		ADValue=XPT2046_ReadAD(XPT2046_VBAT);	//读取AIN2，光敏电阻
		LCD_ShowNum(2,11,ADValue,3);			//显示AIN2
		Delay(100);
	}
}

6.DA数模转换

现象：LED呈呼吸灯状态
在PWM控制直流电机速度的基础上修改main.c即可
原理就是改变PWM占空比,与之前的原理一样

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "Timer0.h"

sbit DA=P2^1;

unsigned char Counter,Compare;	//计数值和比较值，用于输出PWM
unsigned char i;

void main()
{
	Timer0_Init();
	while(1)
	{
		for(i=0;i<100;i++)
		{
			Compare=i;			//设置比较值，改变PWM占空比
			Delay(10);
		}
		for(i=100;i>0;i--)
		{
			Compare=i;			//设置比较值，改变PWM占空比
			Delay(10);
		}
	}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	TL0 = 0x9C;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFF;		//设置定时初值
	Counter++;
	Counter%=100;	//计数值变化范围限制在0~99
	if(Counter<Compare)	//计数值小于比较值
	{
		DA=1;		//输出1
	}
	else				//计数值大于比较值
	{
		DA=0;		//输出0
	}
}