苏州大学实验报告-实验四AD转换模块实验报告.docx

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1、苏州大学实验报告院、系年级专业姓名学号课程名森成绩指导教师同组实脸重实脸日期实睑名称：A/D转换模块实验一.实验目的掌握A/D转换的基本原理和需要注意的问题；学习单片机A/D转换的接口电路；理解课本中的程序代码；用查询方式实现本次AzD转换实验。二.实验内容理解A/D转换原理；运行与理解各子程序；主程序运行课本的样例程序；编制一个查询方式A/D转换程序，其中电位器作为模拟量输入：手动改变电位器的大小，通过A/D转换模块转换之后，通过小灯和串口两种方式分别显示转换后的结果。三.实验过程（一）原理图D/AUin（模拟输入）S17D-D数据输出比较器输出锁存器控制移位寄存器逻辑时钟Teoc1STAR

2、图4-1逐次逼近式A/D转换器工作原理图（二）接线图4039383736353433323130292827262524232221)MC68HC908GP321234567891011121314151617181920图4-2AD转换接线原理图()基本原理A/D转换模块(AnaIogTODigita1ConVertMOdUIe)即模数转换模块的功能是将电压信号转换为对应的数字信号。实际应用中，这个电压信号可能由温度、湿度、压力等实际物理量经过传感器和相应的变换电路转化而.来。经过A/D转换，MCU就可以处理这些物理量。四.编程(一)流程图图4A/D转换流程图(二)所用寄存器名称及其各个位A

3、/D转换状态和控制寄存器(Ana1ogTo-Digita1StatusandContro1Register-ADSCR)数据位D7D6D5D4D3D2D1DO定义COCOAIENADCOADCH4ADCH3ADCH2ADCH1ADCHO复位OOO11I11A/D转换输入小.钟寄存器(AnaIOg-to-Digita1InputC1ockRegister一ADC1K)数据位D7D6D5D4D3D2D1DO定义ADIV2ADIV1ADIVOADIC1K-复位00011111A/D转换数据寄存器(Ana1og-K)-Digita1DataRegister-ADR)()主要代码段1 .汇编方式：串行通

4、信查询方式的主程序部分代码MainInit:复位后程序从此开始执行系统初始化SEI关中断堆栈初始化为RAM最高端1DHX#RAMEndAddrHX=#RAMEndAddrTXS/HX-SP/2.系统初始化JSRMCUInit初学时跳过此处3.串行口初始化JSRSCIInit/4.AD模块初始化用内部总线时钟,2分频通道、一次A/D转换、转换结束不产生中断JSRADInit5.定义PTA口为输出1DA#OxFFSTADDRA“程序总循环入口Main1oop:1DA#0x0()1DX#20采集通道（）,并求20次的平均值JSRADAve调A/D转换均值滤波子程序JSRSCISend1COMA串口发

5、送转换结果STAPTABRAMain1p小灯显示转换结果2.C语言方式：串行通信查询方式的主程序部分代码主函数voidmain()(INT8UADVaIue,ADVaITmp;ADVaIue=0;DisMCUIntO;禁止总中断MCUInitO;芯片初始化SCIInitO;串行口初始化ADInitO;AD模块初始化ADVaITmp=O;主循环whi1e(1)(ADVaIUe=adave(20,0);采集通道0,并求20次的平均值DDRA=Oxff;if(ADvaITmpJ=ADVaIue)(PTA=,ADVaIue;SCISendI(ADVaIue);采集、滤波并发送ADVaITmp=ADVa

6、Iue;五.实验问答（根据实验指导书所列举的问题）1 .A/D转换中应该注意到哪些问题？答：进行A/D转换，应该了解以下一些基本问题：第一，采样精度是多少？第二，采样速率是多快？第三，滤波问题；第四，物理量回归等。采样精度就是指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，即我们通常所说的采样位数。通常在MeU中采样位数为8位，某些增强型的可达到10位，而专用的A/D采样芯片则可达到12位，14位，甚至16位。采样速率是指完成一次A/D采样所要花费的时间。在多数的MCU中要花费大于1520个指令周期。因而此速率和所选器件的工作频率有很大关系。为了使采样的数据更准确，必须对采样的数据进行筛选去掉误差较

7、大的毛刺。通常我们采用中值滤波和均值滤波的方式来提高采样的精度。中值滤波是取三次采样的中间值，均值滤波是取多次采样的算术平均值。若要得到更高的精度，可以通过建立其他误差模型分析方式来实现。在实际应用中，得到稳定的A/D采样值以后，还需要把A/D采样值与实际物理量对应起来，这一步称为物理量回归。A/D转换的目的是把模拟信号转化为数字信号，供计算机进行处理，但必须知道A/D转换后的数值所代表的实际物理量的值，这样才有实际意义。2 .在进行电路设计时，面对众多的AD/DA芯片，如何选择你所需要的器件？答：要综合设计的诸项因素，系统技术指标、成本、功耗、安装等，最主要的依据还是速度和精度。精度与系统中

8、所测量控制的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。常见的AD/DA器件有8位，10位，12位，14位，16位等。速度应根据输入信号的最高频率来确定，保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。有的单芯片内部含有多AD/DA模块，可同时实现多路信号的转换；常见的多路AD器件只有一个公共的AD模块，由一个多路转换开关实现分时转换。数字接口方式有并行/串行之分，串行又有SPI、I2C、SM等多种不同标准。数值编码通常是二进制，也有BCD（二十进制）、双极性的补码、偏移码等。通常AD器件的模拟输入信号都是电压信号，而DA器件输出的模拟信号有电压和电流两

9、种。同时根据信号是否过零，还分成单极性（UniPoIar）和双极性（BiPo1ar）C一般CMOS工艺的芯片功耗较低，对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。3. 一个8位的A/D转换芯片，当最大模拟量量程为+5V时，其分辨率是多少？若是12位的芯片，其分辨率又为多少？答：对8位的A/D转换芯片，其分辨率为:5V/28-119.6ImV对12位的A/D转换芯片，其分辨率为:5V2121W.22mV4.请思考A/D采集值转换为实际物理量值有哪些基本方法？答：有列表法，作图法，物理量回归等。请查阅相关的资料。5.观察实验过程中小灯的亮暗变化，在电位器的阻值不发生变化的时候可能会发生某些小灯不稳定的情况，请解释这种现象的原因？答：因为程序中用的的多次测量值的均值滤波方法，当采样过程中收到干扰时，采集到的每次的数据误差通过均值函数滤波后，会在一定的范围内上下波动。所以会出现这种情况。6.怎样来判断模拟输入端是否工作（提示：利用万用表测量采样点的电压值）？答：通过测量采样点的电压值，如果其电压值在OV+5V之间并且有变化，就可以判定模拟输入端已经I作C六.实验小结通过该实验实习，了解单片机的模拟数据的采集过程，熟悉和掌握了MT1DE嵌入式开发系统环境及其调试方式；进一步理解A/D转换的基本原理和编程方法。