使用89C2051实现AD的使用方法和程序AD转换设计

1、使用89C2051实现AD的使用方法和程序AD转换设计一、选题的背景和意义：随着数字电子技术的迅速发展，用数字电路来处理模拟信号 的情况更加普及。这就涉及到模拟信号与数字信号间的相互转换:从模拟信号到数字信号 的转换称模/数转换（乂称A/D转换），完成A/D转换的电路称A/D转换器（简称ADC）;从 数字信号到模拟信号的转换称数/模转换（乂称D/A转换），完成D/A转换的电路称D/A转 换器（简称DAC）。二、课题研究的主要内容：A/D转换是将模拟信号转换为数字信号。转换过程通过取 样、保持、量化和编码四个步骤完成。通常取样和保持是利用同一个电路连续过程进行的, 量化和编码也是在转换过程中同时

2、实现。模拟/数字（A/D）转换一,逐次逼近式模/数（A/D）转换器原理二,逐次逼近A/D本组成 三,典型模/数转换器 AT89C2051三、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：单片机系统： AT89c2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只 读Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL公司 的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处 理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。 摘要AT89C20

3、51是一个功能强大的单片机,它将AT89c51的P0 口、P2 口、EA/Vcc. ALE/PROG, 口线简化后，形成的一种仅20个引脚的单片机，相当于INTEL8031的最小应 用系统。这对于一些不太复杂的控制场合，仅用一片AT89c2031就足够了。由于将多功能 的8位CPU和2KB闪速存储器以及模拟电压比较器集成到单个芯片上，从而成为一种多功能的微处理器，这 为许多嵌入式控制提供了一种极佳的方案，使传统的51系列单片机的体积大、功耗大、 可选模式少等诸多困扰设计工程师们的致命弱点不复存在。关键词：AT89C2051闪速存储器模拟电压比较器多功能的微处理器目录第一章引言2 1. 1A/D

4、转换器21. 1. 1 A/D转换器的基本原理2 1.1.2 A/D转换器的构成2 1. 1.3集成A/D转换器 及应用2 2. 1器件和原理22. 1. 1 AT89C2051为什么可以不需要外部的A / D芯片? 2 2. 1.2 AT89c2051的A / D 转换是如何实现的？ 2 3. 1电路23. 1. 1电路原理和器件选择2 3. 1.2地址分配和连接2 4.1逐次逼近式24. 1.1逐次逼近式模/数（A/D）转换器原理2 4. 1.2逐次逼近式A/D转换器基本组成 2 4. 1.3典型模/数转换器AT89C2051 25. 1. 3. 1芯片简介26. 1. 3. 2 AT89

5、C2051 工作时序 27. 1. 3. 3 AT89c2051与微处理器的连接2 5. 1程序设计2 5. 1. 1程序功能28. 1. 2主要器件和变量的说明2 5.1.3程序代码2参考文献4附录A 4附录B 4 致谢4引言AT89c2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写 的只读Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中 央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用 场

6、合。AT89c2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O 口，两个外中断口，两个16位可 编程定时计数器，两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。同时AT89c2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的 唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。省 电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位 方可继续运行。1. 1 A/D转换器1.1.1, A/D转换器的基本原理模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通,断

7、开的过程.S接通时,ui （t）对C 充电,为采样过程;S断开时,C上的电压保持不变,为保持过程.在保持过程中,采样的模拟 电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出.t0时刻S闭合,CH被迅速充电，电 路处于采样阶段.由于两个放大器的增益都为1,因此这一阶段uo跟随ui变化,即 uo=ui. tl时刻采样阶段结束,S断开，电路处于保持阶段.若A2的输入阻抗为无穷大,S为理 想开关,则CH没有放电回路,两端保持充电时的最终电压值不变,从而保证电路输出端的电 压uo维持不变.（1）分辨率A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小,转换精度越高. 例如,输入模拟电压的变

8、化范围为。5V,输出8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为 5V2-8=20mV;而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V2-121. 22mV. （2）相对 精度在理想情况下,所有的转换点应当在一条直线上.相对精度是指实际的各个转换点偏离 理想特性的误差.（3）转换速度转换速度是指完成一次转换所需的时间.转换时间是指从接到转换控制信号开始,到输 出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间0<uiVREF/14<ui<3VREF/14时,7个比较 器中只有C1输出为1, CP到来后，只有触发器FF1置1,其余触发器仍为0.经编码器编码后 输出的二进制代码为d2dld0=

9、001. 1.1. 2, A/D转换器的构成3VREF/14 Cui<5VREF/14时，比较器Cl, C2输出为1, CP到来后,触发器FF1, FF2置1. 经编码器编码后输出的二进制代码为d2dld0=010. 5VREF/14Wuiuo,说明数字过大了，故将 最高位的1清除;若ui3位逐次逼近型A/D转换器转换开始前，先使Q1二Q2;Q3=Q l=0, Q5=l, 第一个CP到来后,Ql=l, Q2=Q3=Q4=Q5=0,于是FFA被置1, FFB和FFC被置0.这时加到D/A 转换器输入端的代码为100,并在D/A转换器的输出端得到相应的模拟电压输出uo. uo和 ui在比较器

10、中比较，当若ui第二个CP到来后,环形计数器右移一位,变成Q2=l, Ql=Q3=Q4=Q5=0,这时门G1打开,若原来uc=l,则FFA被置0,若原来uc=0,则FFA的1 状态保留.与此同时,Q2的高电平将FFB置1.第三个CP到来后,环形计数器乂右移一位， 一方面将FFC置1,同时将门G2打开,并根据比较器的输出决定FFB的1状态是否应该保留. 第四个CP到来后，环形计数器Q4=l, Q142=Q3=Q5=0,门G3打开，根据比较器的输出决定 FFC的1状态是否应该保留.第五个CP到来后,环形计数器Q5=l, Q1=Q2=Q3=Q1=O, FFA, FFB, FFC的状态作为转换结果，通

11、过门G6, G7, G8送出.工作原理 基本原理:对输入模拟电压和基准电压进行两次积分,先对输入模拟电压进行积分,将其变 换成与输入模拟电压成正比的时间间隔T1,再利用计数器测出此时间间隔，则计数器所计的 数字量就正比于输入的模拟电压;接着对基准电压进行同样的处理.1.1.3,集成A/D转换 器及应用A/D转换器的功能是将输入的模拟信号转换成一组多位的二进制数字输出.不同 的A/D转换方式具有各自的特点.并联比较型A/D转换器转换速度快,主要缺点是要使用的 比较器和触发器很多，随着分辨率的提高,所需元件数目按几何级数增加.双积分型A/D转 换器的性能比较稳定，转换精度高,具有很高的抗干扰能力，

12、电路结构简单,其缺点是工作速 度较低,在对转换精度要求较高,而对转换速度要求较低的场合,如数字万用表等检测仪器 中，得到了广泛的应用逐次逼近型A/D转换器的分辨率较高,误差较低,转换速度较快,在一 定程度上兼顾了以上两种转换器的优点，因此得到普遍应用.系统板上硬件连线 1）.把“单片机系统板”区域中的P1端口的P1.0-PL7用8芯排线连接到“动态数码 显示”区域中的A B C D E F G H端口上，作为数码管的笔段驱动。（2）.把“单片 机系统板”区域中的P2端口的P2.0 P2.7用8芯排线连接到“动态数码显示"区域中的 SI S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8端口上，

13、作为数码管的位段选择。（3）.把“单片机系统板” 区域中的P0端口的P0.0P0.7用8芯排线连接到“模数转换模块”区域中的 D0D1D2D3D4D5D6D7端口上，A/D转换完毕的数据输入到单片机的P0端口 （4）.把“模 数转换模块”区域中的VREF端子用导线连接到“电源模块”区域中的VCC端子上；（5）.把“模数转换模块”区域中的A2A1A0端子用导线连接到“单片机系统”区域中 的P3.4 P3.5 P3.6端子上；（6）.把“模数转换模块”区域中的ST端子用导线连接 到“单片机系统”区域中的P3.0端子上：（7） .把“模数转换模块”区域中的0E端 子用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.1端子上；（8