AD转换及多位数码显示实验

1、.课程：微处理器原理与应用课时：4 学时教学环境： 单片机实验室教学方法： 讲解相关内容，指导学生实验实验四A/D 转换及多位数码显示实验一、目的、任务和要求1.1实验目的1. 掌握 8051 单片机控制的多位数码显示器电路的设计方法、程序结构和编程方法。2.掌握 LED动态扫描显示器的扫描方法和程序结构，同时进一步掌握单片机扩展I/O 接口、定时中断的应用和编程方法。3. 掌握 8051 单片机控制的 A/D 转换电路的硬件设计、程序结构和编程方法。4. 掌握 ADC0809芯片的工作原理和完成 A/D 转换的三种等待工作方式以及三种工作方式下的硬件电路和程序结构的设计方法1.2实验任务搭建

2、一个单片机控制的A/D 转换及多位数码显示电路，编写并调试通过一个能实现单路A/D 转换和数码显示的程序。本实验采用七段LED数码管来显示A/D 转换后的数值。1.3 实验要求通过利用8051 单片机的并行扩展功能和采用ADC0809芯片，搭建一个A/D 转换电路， 采用七段LED数码管来显示A/D 转换后的数值。设计并调试通过相应的程序。二、 实验设备和器件2.1 实验设备（1）微型计算机（PC机） ( 装配相关软件 ) ，（ 2）单片机实验箱或开发板。2.2 电路元器件本实验采用Protues仿真软件搭建一个简单的单片机系统电路，进行电路仿真分析，不需要实际的元器件。若实验采用实验箱或万能

3、板( 或面包板 ) 搭建电路，则需要如下元器件：ADC0809，74LS02，10k电位器、七段LED数码管， 74HC595、三极管 9013、LED限流电阻、软导线等。学生可自己在课后搭建电路进行实验，并与仿真实验比较。.三、实验内容及步骤3.1 参考电路与程序代码1单片机控制ADC0809芯片的 A/D 转换参考电路该电路图是在80C51 单片机最小系统的基础上，通过并行总线扩展ADC0809芯片，再将电位器的输出模拟电压信号接ADC0809的模拟信号输入端，同时采用扩展的方法接入一个多位7 段 LED 数码显示器。如图6.1 所示。+5V+5V+5V图 6.1单片机控制ADC0809芯

4、片的 A/D 转换电路简图.如图 6.（1 A）所示，8051 数据线 P0.1P0.7 连接 0809 数据口 OUT8OUT0 ，8051 地址线 P2.0P2.2连接 0809 模拟输入信号的地址线ADDAADDC ，8051 地址线 P2.7 与读写控制线 /RD 、/WR 通过或非门芯片 74LS02 连接 0809的启动转换信号START、模拟输入端地址锁存信号ALE 和转换输出控制端 OE， 0809 的外接时钟信号CLOCK由 8051 单片机的 ALE 信号提供， 0809 的 AD转换结束信号 EOC接 8051 的 P3. 5 脚 (查询方式用 )。AD 转换后的数据由8

5、051 串口和串并转换芯片 74HC595 送至 LED数码管的段码数据线，8051 的 P1.0P1.4 脚作为位数据线经过三极管驱动器连接数码管的阳极。也可以如图 6.1B所示，ADC0809和数码显示电路都通过并行总线来扩展，由于 8051 总线是数据地址复用总线，当地址空间紧缺时可用74LS373 芯片来完成总线解复用和增加一些地址空间。8地显示控制和址显示器及读。写逻辑P0 口8D7D0VCCP1 口IN-03738地ADDAALEADDB址P2 口8ADDCCLK及INTX读写OEEOC/WR逻ALE/RD辑START8051ADC0809图 6.1（B ） 单片机控制ADC080

6、9芯片的 AD转换电路简图 B2单片机控制ADC0809芯片的 AD转换电路的参考程序代码(1) 图 6.1（ A）电路的参考程序代码.PORT7 EQU 7FFFH；通道 7 启动地址ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:MOVSCON,#00HMOV R3,#50；设置显示循环变量的初值LOOP:NOPMOVDPTR,#PORT7MOVXDPTR,A；启动通道 7MOVR2,#250DJNZR2,$；等待方式读MOVXA,DPTR；读 AD 转换结果MOVB,#100；以下完成二十进制转换DIVABMOV30H,A；存百位MOVA,#10XCHA,BDIVABMOV

7、31H,A；存十位MOV32H,B；存个位NOPDISP:LCALLDL0；延时 6ms 左右MOVA,30H；取百位数送显MOVDPTR,#TABMOVCA,A+DPTR；转换成段码CLRP3.2MOVSBUF,A；低位先发，送出百位段码JNBTI,$CLRTISETBP3.2；锁存输出MOVP1,#02hLCALLDL0MOVA,31H；取十位数MOVC A,A+DPTRCLRP3.2MOVSBUF,A；低位先发，送出十位段码JNBTI, $CLRTISETBP3.2MOVP1,#04HLCALLDL0MOVA,32H；取个位数MOVCA,A+DPTR.CLRP3.2MOVSBUF,A；低

8、位先发，送出个位段码JNBTI,$CLRTISETBP3.2MOVP1,#08HDJNZR3, DISP；循环显示 50 次MOVR3,#50；约 1 秒 AD 采样一次LJMPLOOPDL0 ：:MOVR0,#6；延时 6ms 左右DL1 :MOVR1,#2DL2:MOVR2,#250DJNZR2,$DJNZR1,DL2DJNZR0,DL1RETTAB ：DB0C0H ， 0F9H， 0A4H ， 0B0H ， 99H，92H， 82H， 0F8H， 80HDB90H， 88H， 83H， 0C6H ， 0A1H ， 86H， 8EH ， 8CH， 0FFHEND（ 2）图 6.1（ B）电

9、路的参考程序代码PORTEQU0CFA0H； EL-MUL- 型实验箱通道0 启动地址ORG0000HLJMPSTARTORG4100HSTART ：MOVDPTR ， #PORTMOVXDPTR ， A；启动通道 0MOVR0，#0FFHDJNZR0，$；延时等待MOVXA ，DPTR；读结果MOVR1，ADISP ：MOVA，R1；从 R1 中取转换结果SWAPA；分离高四位和低四位ANLA ， #0FH；并依次存放在 50H 到 51H 中MOV50H，AMOVA ，R1ANLA ， #0FHMOV51H，ADISP2 ：MOVDPTR ， #0CFE9H； CFE9H 是 8279 控

10、制口地址MOVA ，#90H.MOVXDPTR ， A；写显示 RAM 命令字DISP3 ：MOVR0，#50H； R0 存放待显数字的存储地址MOVR1，#02H； R1 存放待显数字的位数MOVDPTR ， #0CFE8H；CFE8H 是 8279 数据口地址DL0 ：MOVA ，R0ACALLTABLE；转换为显码MOVXDPTR ， A；送显码输出INCR0DJNZR1，DL0SJMPDEL1；转入延时TABLE ：INC AMOVCA ，A+PCRETDB 3FH ， 06H， 5BH ，4FH ， 66H， 6DH ，7DH ， 07HDB 7FH ， 6FH ， 77H， 7CH

11、， 39H， 5EH ， 79H， 71HDEL1 ：MOVR6，#255；延时一段时间使显示更稳定DEL2 ：MOVR5，#255DEL3 ：DJNZR5，DEL3DJNZR6，DEL2LJMPSTART；循环，再开始取样。END3单片机控制ADC0809芯片的 AD转换电路的参考程序结构(图 6.1A 电路的参考程序代码)(图 6.1B 电路的参考程序代码)程序地址分配（ORG ）START ：串口初始化LOOP ：启动 AD 转换延时等待（ 100s 以上）读取DISP ：分离成 3 个十进制数同时每位送显示（段码及位码）调用延时子程序 DL0循环（转LOOP ）DL0 ：延时子程序（6

12、ms 左右）END程序地址分配（ORG ）START ：启动 AD 转换延时等待（ 100s 以上）读取DISP ：分离成2 个十六进制数DISP2 ：设置 8279 写显示命令字DISP3 ：显示循环初始化DL0 ： 2 位显示程序（循环2 次送显）DEL1 ：延时程序段（200ms 左右）转回 STARTEND.4. 深入实验问题（学生独立完成）(1) 对于图 6.1 （ A），电位器的输出信号 AN0改接 0809 的 ADIN1，试修改程序并加以验证。(2) 对于图 6.1 （A），若 ADDC 、ADDB 、 ADDA 及 74LS02 的 6/2 脚分别接P2.4， P2.5，P2

13、.6和 P2.7，试列出IN0 、 IN1 、 IN2 和 IN7 的写数据 (启动转换 )和读数据的外部地址。四、实验报告要求与考核标准1、 实验报告要求(1) 按照实验任务画出电路图、程序流程图，写出程序代码和运行现象。(2) 若将延时等待方式分别改为中断方式和查询方式，试修改硬件电路图和编写程序代码。(3) 说明以十六进制数显示和以十进制数显示的两种程序代码的异同点。(4) 结合实际电路，说明动态扫描的扫描周期和每一位数码管显示停留的时间长度。(5) 结合程序流程图，说明显示缓冲区的地址空间、存储内容和刷新情况。(6) 说明七段 LED数码管共阴极与共阳极电路在硬件连接、位扫描码和字段码方面的异同点。(7) 说明 6 位显示和 4 位显示的程序