51单片机Proteus仿真+Keil工程-实验7-单片机AD和DA实验
实验7-单片机AD和DA实验
之前做的一次实验，51单片机AD和DA实验，数模使用芯片0832，模数转换使用0809。在做实验时曾经遇到一个问题，模数转换0809是不是只能输出0~ 5V，能不能输出-5V~5V的？当时在网上找了很多，没什么收获，在寻求帮助的过程中，一个朋友说可以，当时他分享了一个链接：http://m.elecfans.com/article/576838.html，看后明白解决方法是加一个反相器，最后把实验的要求圆满完成。如有问题欢迎指正。
实验目的：
掌握数模和模数转换的原理；
学会数模0832和模数0809的操作和使用。
实验内容：
用单片机、数模0832、模数0809，可变电阻实现0 ~ 5v电压输出，或者选择电压调节器（如果有该器件），数模转换实验，将可变电阻分压后的电压值，应用数码管显示，保留小数点后2位。模数转换实验，输出的幅值0~5v的方波，三角波，锯齿波（-5V ~ 5V），应用示波器进行显示。
实验环境：
MDK-ARM V5.21a、Proteus 8.6
Proteus原理图
方波（out输出0~5V，out1输出-5 V ~5V，考虑到反相器，两个输出波形相位差180°）：
三角波（out输出0~5V，out1输出-5 V ~5V）
锯齿波（out输出0~5V，out1输出-5 V ~5V）
P34按下后，进入ADC转换，模拟电压量在数码管上显示。
主要元器件：
| DEVICES | 说明 |
|---|---|
| 7SEG-MPX8-CC-BLUE | 八位共阴数码管 |
| 8255A | 可编程并行接口芯片 |
| ADC0808 | 模数转换芯片 |
| DAC0832 | 模数转换芯片 |
| 74HC573 | 锁存器 |
| 74LS373 | 锁存器 |
| AT89C51 | MCU |
| BUTTON | 按键 |
| CAP | 普通电容 |
| CAP-ELEC | 电解电容 |
| CRYSTAL | 晶振 |
| RES | 电阻 |
| RESPACK-8 | 排阻 |
51单片机的P0口做IO口使用时是漏极开路输出，其引脚一般需要在片外接一定阻值的上拉电阻，此时端口不存在高阻抗的悬浮状态，因此它是一个准双向口。同时，P0口每一位的驱动能力是P1~P3口的两倍，每位可以驱动8个LSTTL（Low-power Schottky TTL，即低功耗肖特基TTL）输入，89C51等单片机任何一个端口想要获得较大的驱动能力，必须采用低电平输出。
时钟晶体振荡频率为 f o s c = 11.0592 M H Z f_{osc}=11.0592MHZ fosc=11.0592MHZ
时钟周期相当于 T o s c = 1 f o s c ≈ 90.42 n s T_{osc}=\frac{1}{f_{osc}} \approx 90.42ns Tosc=fosc1≈90.42ns
复位电路的话通过给89C51等单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平（即24个时钟振荡周期）就可以使单片机复位。
KEIL工程：
1.DAC0832的输出电压Vo与输入数字量B的关系是(采用的基准电压为-5V)：
V o = − ( B ∗ V R E F ) 256 V_o=-\frac{(B*V_{REF})} {256} Vo=−256(B∗VREF)
2.两路0~5V的被测电压分别加到ADC0809的IN0和IN1通道，进行A/D转换，两路输入电压的大小可通过手动调节RV1和RV2来实现。通过鼠标滚轮来放大虚拟电压表的图标，可清楚地看到输入电压的测量结果。
3.ADC0809采用的基准电压为+5V,转换所得结果二进制数字addata所代表的电压的绝对值为addata5V/256,而若将其显示到小数点后两位，不考虑小数点的存在(将其乘以100),其计算的数值为: (addata 100/256)5V≈addata1.96 V。控制小数点显示在左边第2、6位数码管上，即为实际的测量电压。
4.使用功能键(P3^4)选择工作模式：当为高电平时，为DAC工作模式，数字量转模拟量，在示波器显示;当为低电平时为ADC工作模式，模拟量转数字量，在数码管显示。目前，单片机开机后只能切换一次模式，再返回原来模式要重启，待改进。
5.鉴于51单片机的端口可能不够，我采用了82C55芯片来进行端口扩展,设置PA口为输入，其他口（PB、PC高四位、PC低四位）全为输出。
头文件以及宏定义等：
/*====================================================
Program: 单片机模/数和数/模实验
******
Encoding: ANSI
Time： 2020/06/21
Task： 选用单片机、数模0832、模数0809，可变电阻实现
0~5v电压输出，或者选择电压调节器（如果有该器
件）。
数模转换实验：将可变电阻分压后的电压值，应用
数码管显示，保留小数点后2位。
模数转换实验：输出的幅值0~5v的方波，三角波，
锯齿波（-5V~5V），应用示波器进行显示。
Introduction:使用功能键(P3^4)选择工作模式:
当为高电平时，为DAC工作模式，数字量转模拟量，
在示波器显示-DAC;（注意要等示波器稳定后观察）
当为低电平时为ADC工作模式，模拟量转数字量，
在数码管显示-ADC。
目前，单片机开机后只能切换一次模式，再返回原
来模式要重启，待改进。
=====================================================*/
#include "reg52.h"
#include "absacc.h" //定义地址所需的头文件
#include 主函数：
int main(void)
{
while(1)
{
while(Func==1)
{
if(dacflag==0)
{
DAC_Init();
dacflag=1;
}
scanKey();//数字量转模拟量，在示波器显示-DAC
}
while(Func==0)
{
if(adcflag==0)
{
ADC_Init();
adcflag=1;
}
Gain(); //模拟量转数字量，在数码管显示-ADC
Display(0,8);
}
}
}
初始化及子函数：
void DAC_Init()
{
time=0;
DAC_CS_WR=0;
DAC_PORT=0;
mode=0;
freq=100; //默认频率100Hz
AM=255; //最大幅度
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x02; //设置定时器模式
TL0 = 0x9C; //设置定时初值
TH0 = 0x9C;
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
EA = 1; //开总中断
ET0 = 1; //开定时器0中断
}
void ADC_Init(void)
{
//EA = 0; //关闭定时器
rst_8255=1; //reset_8255
delayms(1);
rst_8255=0;
COM8255=0x90; //方式0,PA输入 PC高四位/PB/PC低四位全输出
}
void Timer0Work() interrupt 1 //中断服务函数
{
switch(mode)
{
case K_SQU:squ_wave((u8)((time*freq/100)%100));break; //计算出波的位置
case K_TRI:tri_wave((u8)((time*freq/100)%100));break;
case K_SAW:saw_wave((u8)((time*freq/100)%100));break;
}
time++;
if(time>=100)//计数100次
time=0;
}
显示、数据处理函数等：
void Display(u8 FirstBit,u8 Num)
{
static u8 i=0;
PB8255=0xff; //位码消隐
PC8255=0x00; //段码消隐
PB8255=Weima[i+FirstBit]; //位码数据,从数码管从左到右的第一位开始对应
if(i==1||i==5)
{
PC8255=TempData[i]+128; //段码数据
}
else
PC8255=TempData[i]; //段码数据
//delayms(1);
i++;
if(i==Num)
i=0;
}
void Gain(void)
{
START=0;
add_a=0; //采集第一路信号
add_b=0;
add_c=0;
START=1; //根据时序图启动ADC0808的AD程序
START=0;
OE=1; //转换结果允许输出
addata=PA8255;
addata=addata*1.96; //根据AD原理将采得的二进制数转换成可读的电压
OE=0;
START=0;
add_a=1; //采集第二路信号
add_b=0;
add_c=0;
START=1; //根据时序图启动ADC0808的AD程序
START=0;
OE=1; //转换结果允许输出
addata1=PA8255;
addata1=addata1*1.96; //根据AD原理将采得的二进制数转换成可读的电压
OE=0;
Display(0,8); //防止断帧
TempData[3]=Duanma[addata%10]; //显示到数码管上
TempData[2]=Duanma[addata/10%10];
TempData[1]=Duanma[addata/100%10];
TempData[0]=Duanma[addata/1000];
Display(0,8); //防止断帧
TempData[7]=Duanma[addata1%10]; //显示到数码管上
TempData[6]=Duanma[addata1/10%10];
TempData[5]=Duanma[addata1/100%10];
TempData[4]=Duanma[addata1/1000];
}
void scanKey(void)
{
if(K1==0)
{
mode=1;
}
if(K2==0)
{
mode=2;
}
if(K3==0)
{
mode=3;
}
}
void squ_wave(u8 location)//方波函数
{
if(location<50){
DAC_PORT=AM;
}
else{
DAC_PORT=0x00;
}
}
void tri_wave(u8 location)//三角波函数
{
u8 y;
if(location<50)
y=(50-location)*AM/50;
else
y=(location-50)*AM/50;
DAC_PORT=y;
}
void saw_wave(u8 location)//锯形波函数
{
DAC_PORT=location*AM/100;
}
void delayms(u16 j)
{
u8 i;
for(;j>0;j--)
{
i=250;
while(--i);
i=249;
while(--i);
}
}
更新说明 （2022.0609）
我看到有很多同学问了参数问题，我把重要的参数设置截一下图。Proteus的单片机仿真强大，能做很多东西，但也有一些bug。个人经验而谈，有的时候做不出来，基本上是代码或者仿真的某一部分出了问题，熬了好久实在没有解决可能就是仿真bug。好久没做单片机了，有些问题我也只能说说可能的解决办法，具体解决还是要靠小伙伴们自己啦。
有人说芯片名字一样封装不一样，其实连线对了是可以使用的，新版本的有的库比较少，在此提供了当时搜集的一些库，放到指定位置即可。希望对大家有帮助：
链接：https://pan.baidu.com/s/1H2eezob1qyDtHPueyMk5Yw
提取码：4ui5
参考文献
1.《单片机原理与接口技术》张毅刚
资源