单片机应用项目式教程-基于Keil和Proteus 第2版 习题答案 第6章 思考和练习解答

第6章思考和练习解答6.1什么叫A-D转换？为什么要进行A-D转换？答：将模拟量转换成数字量的过程称为A-D转换。在单片机应用系统中，被检测的信号往往是连续变化的模拟量，如电压、温度、压力、流量、速度等，对于这些模拟量，单片机不能直接进行处理，而必须将其转换成数字信号，才能为单片机所接受和处理。6.2一个8位A-D转换器的分辨率是多少？若基准电压为5V，该A-D转换器能分辨的最小电压变化是多少？10位和12位呢？答：A-D转换器分辨率=UREF/2N，它表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量，其中N为A-D转换的位数，N越大，分辨率越高，习惯上常以A-D转换位数表示。8位A-D转换器的分辨率是1/28=1/256≈3.9‰。基准电压5V时，能分辨的最小电压变化是5V/256≈20mV。10位A-D转换器的分辨率是1/210=1/1024≈0.98‰。基准电压5V时，能分辨的最小电压变化是5V/1024≈4.9mV。12位A-D转换器的分辨率是1/212=1/4096≈0.24‰。基准电压5V时，能分辨的最小电压变化是5V/4096≈1.22mV。6.3图6-1电路中，怎样启动0809A-D转换？答：参阅教材书P.158。C51程序中：XBYTE[0x7ff8+i]这条指令中包含3份信息，起到3种作用：3份信息：=1\*GB3①片选0809（0x7ff8=0111111111111000，高8位中，P2.7=0，有效）；=2\*GB3②当前转换的通道地址（低3位）i（当前是000，通道地址随i递增）；=3\*GB3③执行该指令（输出）时，片内硬件自动使有效。3种作用：=1\*GB3①DPTR=7FF8H最低3位地址A2A1A0（000）输入到0809模拟信号通道地址输入端CBA；=2\*GB3②P2.7有效和有效（均为低电平）或非后，全0出“1”，使0809ALE信号有效，锁存从CBA输入的通道地址000；=3\*GB3③同时使0809START信号有效，启动A-D转换。6.4图6-5电路中，ADC0832数据输入输出端DI、DO端连接在一起，会不会引起冲突？答：根据ADC0832串行A-D转换工作时序，DI端在接收主机起始和通道配置信号后关断，直至再次出现下跳变，DO端在DI端有效期间始终处于三态，因此DI端与DO端可与RXD端连接在一起，不会引起冲突。6.5什么叫D-A转换？基本原理是什么？若D=65H，UREF=5V，求D-A转换后输出电压多少？答：将数字量转换成模拟量的过程称为D-A转换。D-A转换的基本原理是应用电阻解码网络，将N位数字量逐位转换为模拟量并求和，从而实现将N位数字量转换为相应的模拟量。输出电压UO应与输入数字量D成正比：UO=（D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）×UREF/2N=101×5/256≈1.973V（65H=101）6.6什么叫单缓冲和双缓冲工作方式？各有什么功能？答：参阅教材书P.173~174。6.7已知0809A-D转换中DPTR值，试指出其片选端和当前A-D的通道编号。=1\*GB3①DPTR=DFF9H =2\*GB3②DPTR=FDFFH答：=1\*GB3①DPTR=DFF9H；DFF9H=1101111111111001，片选端：P2.5；通道编号：1。=2\*GB3②DPTR=FDFFH；FDFFH=1111110111111111，片选端：P2.1；通道编号：7。6.8已知0809片选端和当前A-D的通道编号，试指出A-D转换中DPTR值。=1\*GB3①片选端：P2.4；通道编号：0 =2\*GB3②片选端：P2.0；通道编号：6答：=1\*GB3①片选端：P2.4；通道编号：0；DPTR=1110111111111000=EFF8H。=2\*GB3②片选端：P2.0；通道编号：6；DPTR=1111111011111110=FEFEH。6.9参照任务18.1，要求用查询方式实现A-D转换，试画出ProteusISIS虚拟电路，编制程序，并仿真调试。解：查询方式。0809EOC端可不必通过反相器与或相连，直接与80C51P1口或P3口中任一端线相连（设为P1.0），如图6-24所示，其余部分与图6-15电路完全相同。图图6-24ADC0808查询方式A-D转换并动态显示电路8+5V模拟量输入ALESTARTD0～D7ADC0808CBAIN0～IN7CLKOEUREF+UREF-EOC83A0～A274373D0～D7Q0～Q7G≥1≥18共阳数码管8CLKQ0～Q7D0～D774LS377Dpgfedcba+5VR2R1R0VT2VT1VT0Vt3R380C51P0ALEP2.7P0P1.4P1.5P1.6P2.6P1.7P1.0C51编程如下：画出Proteus仿真电路如图6-25所示。图图6-25ADC0808查询方式A-D（ALE输出CLK）Proteus仿真电路6.10参照任务18.1，要求用延时等待方式实现A-D转换，试画出ProteusISIS虚拟电路，编制程序，并仿真调试。解：延时等待方式。0809EOC端可不必与80C51相连，而是根据时钟频率计算出A-D转换时间（每路每次A-D需64个时钟周期），略微延长后直接读A-D转换值。ADC0808延时方式A-D电路如图6-26所示，0808EOC对外开路，其余部分与图6-15电路完全相同。图图6-26ADC0808延时方式A-D转换并动态显示电路8+5V模拟量输入ALESTARTD0～D7ADC0808CBAIN0～IN7CLKOEUREF+UREF-EOC83A0～A274373D0～D7Q0～Q7G≥1≥18共阳数码管8CLKQ0～Q7D0～D774LS377Dpgfedcba+5VR2R1R0VT2VT1VT0VT3R380C51P0ALEP2.7P0P1.4P1.5P1.6P2.6P1.7C51编程如下：查询方式与延时等待方式的区别是，前者是在启动A-D后，不断查询，直到EOC变为高电平，表明A-D转换结束后，读A-D值；后者是在启动A-D后延迟一段时间直接读A-D值，而根本不管EOC是低电平还是高电平，这样延迟时间必须大于0809A-D转换时间，好在0809A-D转换时间与0809CLK有固定关系，转换一次需64个时钟周期。而80C51一个机周内二次发出ALE信号，即需要延时大于（64÷2）=32机周，0809就能完成A-D转换，取延迟等待时间比0809A-D转换时间32机周略长即可。画出Proteus仿真电路如图6-27所示。图图6-270808延时方式A-D（ALE输出CLK）Proteus仿真电路6.11根据下列已知条件，试求D/A转换后输出电压UA。=1\*GB3①D=80H，UREF=5V，N=8 =2\*GB3②D=345H，UREF=3V，N=12解：=1\*GB3①UA=D×UREF/2N=128×5/256=2.50V （80H→128）=2\*GB3②UA=D×UREF/2N=837×3/4096=0.613V （345H→837）6.12已知0832D-A单缓冲电路如图6-21所示，要求输出图6-23所示连续锯齿波，其峰值对应FFH，fOSC=6MHz，试编制程序，画出ProteusISIS虚拟电路，并仿真调试。解：C51编程如下：画出ProteusISIS虚拟电路如图9-97所示。图图9-97ProteusISIS虚拟仿真DAC0832D-A电路ProteusISIS虚拟仿真调试：左键双击图9-97所示电路中AT89C51，装入Hex文件。全速运行后，示波器跳出所求锯齿波，如图9-98所示。示波器Y轴（幅度）可选1V/格，若短路RP2（运放增益为0），则锯齿波幅度为UREF=5V。调节RP2，可调节运放增益，从而增加锯齿波幅度（RP2取10kΩ或以上，运放正负电源取±15V）。示波器X轴（时间）可选1ms/格。我们看到：在同一设置条件下，用汇编程序和用C51程序虚拟仿真得出的锯齿波，周期是不一样的。汇编程序根据理论计算为2560机器周期，若晶振取6MHz（2s/机周），则周期为5.12ms；观测虚拟仿真示波器锯齿波周期约5格（5ms）略多些，与理论计算相符。C51程序因需KeilC51编译器编译转换为汇编程序，因此无法理论计算锯齿波周期（若要计算，可根据编译后的汇编程序计算），从示波器锯齿波周期上看，C51程序产生的锯齿波周期明显大于汇编程序产生的锯齿波周期，C51约17格（17ms）略少些。此事说明：C51程序的实时控制性能劣于汇编程序，在要求较高的场合，可能不能满足需要。a)b)a)