基于单片机A╱D D╱A转换.doc

电子课程设计报告题目：基于单片机A/D D/A转换 学 校： 学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 目录一 课程设计目的-3二 芯片简介-3 （一）OP37芯片引脚图与功能简介 （二） A/D转换芯片ADC0804引脚图与功能简介（三）8051单片机引脚图与引脚功能简介 （四）D/A转换芯片DAC8032引脚图与功能简介三 子模块设计及硬件电路连接-9（一）信号源（二）单片机模块（三）A/D转换模块（四）D/A转换模块四 总电路图-19五 课程设计总结-21六 参考书目- 21一 设计内容：1.信号源：利用电路产生一个频率为10k，幅值为5v的模拟正弦信号；2.AD采集电路：对该信号进行16位的采样，转换成数字信号，请选择合适的AD器件并完成电路设计；3.单片机电路：选用合理的单片机，设计单片机最小系统的电路，包含有键盘电路、LED数码管显示电路、复位电路、时钟晶振电路；（20分）DA输出电路：假设将输入的信号同时输出，请选择合适的DA器件并完成电路设计二、芯片简介（一）正弦波生成模1. 特征（1） 低噪声，80nV p-p（0.1赫兹到10赫兹）（2） 低漂移，0.2纳伏每摄氏度（3） 高速，17 V /u S的转换率（4） 63 MHz的增益带宽（5） 低输入失调电压，10n V（6） 优秀的CMRR，126分贝（拱11 V的电压）(7) 高开环增益，1.8万(8) 替换725，OP-07，SE5534在收益> 52. 概述该OP37 与OP27提供的同样高的性能，但设计优化与收益大于电路 5(SE5534 In Gains > 5)，这种设计变更增加转换率至17 V / uS和增益带宽积为63兆赫。该OP37提供了低失调和漂移的OP07加上较高的速度和更低的噪音。偏移至25uV和漂移0.6uV / C最大为理想精度OP37仪器仪表应用。噪音极低（En= 3.5纳伏/ 10赫兹），低1 / f噪声转角频率。2.7赫兹和最高达到1.8亿，允许精确的高增益高增益放大的低电平信号。低输入偏置电流和失调10 nA的7 nA的电流是通过使用一个偏置电流消除电路。以上军事温度范围这通常拥有电流Ib和内部电流Ios分别至20 nA和15 nA。输出级具有良好的负驱动能力。确保为10 V摆幅为600，低失真输出使OP37专业音频应用的理想选择。PSRR及CMRR超过120分贝。这些特点，加上长期漂移为0.2V/月，允许电路设计者达到的性能水平达到以前只有分立式设计。低成本，大批量的生产是通过OP37使用片上齐纳扎普修整。这种可靠和稳定的偏移微调方案已经证明了其有效性多年生产历史。OP37带来的低噪声仪器型性能这些不同的应用，麦克风，磁头，和美国唱片工业协会唱机前置放大器，高速数据信号调理（二）A/D转换模块ADC0804是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。（1）ADC0804的内部逻辑结构（2）ADC0809引脚结构1，所谓 A/D 转换器就是模拟/数字转换器（ADC），是将输入的模拟信号转换成数字信号。信号输入端可以 是传感器或转换器的输出，而 ADC 的数字信号也可能提供给微处理器，以便广泛地应用。2，ADC0804 的规格及引脚图8 位 COMS 依次逼近型的 A/D 转换器. 引脚图及说明见图 1三态锁定输出 存取时间:135US 分辨率：8 位 转换时间：100US 总误差：正负 1LSB工作温度 0-70度/Cs 选择信号/RD 外部读取转换结果的控制输出信号。/RD 为 HI 时，DB0DB7 处理高阻抗：/RD 为 LO 时，数字数据才会输出。/WR：用来启动转换的控制输入，相当于 ADC 的转换开始（/CS=0 时），当/WR 由 HI 变为 LO 时，转换器被清 除：当/WR 回到 HI 时，转换正式开始。 CLK IN，CLK R时钟输入或接震荡原件，频率限制在100KHz1460KHz/INTR:中断请求信号输出,低地平动作.VIN(+) VIN(-) :差动模拟电压输入.输入单端正电压时, VIN(-)接地:而差动输入时,直接加入 VIN(+) VIN(-). AGND,DGND:模拟信号以及数字信号的接地. VREF:辅助参考电压.DB0DB7:8 位的数字输出.VCC: 电源供应以及作为电路的参考电压.（三）、8051单片机引脚图与引脚功能简介 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。（四）D/A转换模块本次DA转换我采用的芯片是DAC0832。 1DAC0832芯片的主要特性每次输入数字为8位二进制数，转换时间为lus；数据输入方式有直通、单缓冲、双缓冲；单一电源供电+ 5V+15V；输出电流线性度可在满量程下调节；功耗为20mw。2DAC0832的内部结构和引脚功能DAC0832内部由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和一个8位DA转换器组成。ILE：数据锁存允许信号，高电平有效；：输入寄存器选择信号，低电平有效；：输入寄存器的写选通信号，低电平有效，由控制逻辑可以看出，片内输入寄存器的锁存信号输入锁存器状态随数据输入线状态变化，而=0时，则锁存输入数据；：数据传送信号。低电平有效；：DAC寄存器的写选通信号，DAC寄存器的锁存信号LE2=。=1时，DAC寄存器的输出随输入状态变化，而=0时，则锁存输入状态；D0D7：数字量输入线；VREF：基准电压输入线，可在土 10V范围的调节；RFB：反馈信号输入线，芯片内已有反馈电阻；Iout1和Iout2：电流输出线，Iout1与Iout2的和为常数，Iout1随DAC寄存器的内容线性变化，在单极性输出时，Iout2通常接地，在双极性输出时接运放，在8031应用时需外接运算放大器使之成为电压型输出；VCC：工作电源线，一般为+5V+15V；DGND：数字地；AGND：模拟信号地。三子模块的部分电路连接1.信号源如图信号源部分采用RC振荡电路,利用放大器、选频网络、正反馈网络、稳幅环节等产生正弦波振荡电路，并且由于f=1/2RC同时改变划变电阻使得振荡频率为10K，振幅为5V。 电路图 正弦波2.单片机包含电路：a) 复位电路一个芯片，尤其是可编程芯片，通常在上电的瞬间需要一个短暂的时间进行内部参数的初始化，这个时候芯片无法立即进入工作状态。通常称上电初始化这些工作为复位。在要求不高的场合，复位电路都是利用RC来制作的，复位电路最重要的参数是复位时间，每个芯片的复位时间是有可能不同的。复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时（共大于两个机器周期）才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分合过程中引起抖动而影响复位。复位后P0-P3口均表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为地电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。b）晶振电路 晶振是为电路提供频率基准的元器件，通常分为有源晶振和无源晶振两个大类，无源晶振需要芯片内部有震荡器，并且晶振的信号电压根据起振电路而定，允许不同的电压，但无源晶振通常信号质量和精度较差，需要精确的匹配外围电路，如需更换晶振时要同时更换外围电路有源晶振不需要芯片的内部振荡器，可以提供高精度的频率基准，信号质量也较无源晶振要好。实际应用中多采用无源晶振设计的电路居多。c）键盘电路由于只有二个按键，本系统采用最简单的独立式按键。S1-S2按键直接占用S1-S5五个I/O口。这种接口电路配置灵活，软件结构简单。配置了R9-R10上拉电阻。在此电路中，按键输入部采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口又确定的高电平。d）数码管电路本电路数码管采用一个数码管器件，原理图上提供接口。扩展控制端口来输入数据，由LED通过电阻和PNP放大电流来动态控制四个共阳极数码管的轮流显示。A.AD转换 由波形发生器输出波形经过芯片，把模拟量转换成数字量的过程。B.DA转换计算机运算处理的结果（数字量）有时需要转换成为模拟量，以便操纵被控制对象，这一过程即为数模转换（DA）。实现数模转换的电路称为DA转换器或DAC。本次DA转换我采用的芯片是DAC0832。 四.总电路图五总结与思考我在这一次数据采集的设计过程中，受益匪浅。通过对自己在单片机课堂上所学知识的回顾，结合模拟电子技术和数字电子技术的知识，与组员共同设计，完成了目标。 这为自己今后进一步深化学习，积累了一定的宝贵经验，还对电子电路、电子元器件等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、调试、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。学以致用，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。 通过这次课程设计我发现，只有理论水平提高了；才能够将课本知识与实践相结合。另外，小组成员之间的合作也至为重要，遇到不懂的问题，或相互讨论，或请教老师，大家分工明确，有条不紊地完成了设计。六参考文献新概念51单片机C语言教程 郭天祥 编著 电子工业出版社单片微型计算机原理及应用 张毅坤 编著 山西电子科技大学出版社模拟电子技术基础 童诗白 华成英主编 高等教育出版社