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使用89C2051实现A/D的使用方法和程序A/D转换设计(一) _电子信息工程毕业论文

发布时间:2014-10-26 来源:人大经济论坛
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(又称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(又称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 AT89C2051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AT89C2051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转换器2 1.1.1 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2 2.1.1 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2 3.1.1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2 4.1.1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AT89C20512 4.1.3.1芯片简介2 4.1.3.2 AT89C2051工作时序2 4.1.3.3 AT89C2051与微处理器的连接2 5.1程序设计2 5.1.1程序功能2 5.1.2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 A4 附录 B4 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.t1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,输入模拟电压的变化范围为0~5V,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5V2-12≈1.22mV. (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≤ui3VREF/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d2d1d0=001. 1.1.2, A/D转换器的构成 3VREF/14 ≤ui5VREF/14时,比较器C1,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d2d1d0=010.5VREF/14≤uiuo,说明数字过大了,故将最高位的1清除;若uiUO,说明数字还不够大,应将这一位保留.然后,再按同样的方式将次高位置成1,并且经过比较以后确定这个1是否应该保留.这样逐位比较下去,一直到最低位为止.比较完毕后,寄存器中的状态就是所要求的数字
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