基于单片机的数模转换设计

单片机数模转换课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机数模转换的基本原理，掌握相关概念，如模拟量、数字量、分辨率等。

2. 学会运用数模转换芯片进行电路设计与搭建，了解不同类型数模转换器的特点及应用场景。

3. 掌握数模转换程序编写方法，能够利用编程软件实现单片机与数模转换器的数据交互。

技能目标：1. 培养学生动手操作能力，能够独立完成数模转换电路的搭建与调试。

2. 提高学生编程实践能力，学会编写并优化数模转换程序，实现数据的高精度转换。

3. 培养学生分析问题、解决问题的能力，能够针对实际应用场景选择合适的数模转换器及电路设计。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对单片机及电子技术的兴趣，培养主动学习的习惯。

2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同分析与解决问题。

3. 引导学生关注科技创新，认识到单片机技术在实际应用中的重要性，增强学生的社会责任感。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，要求学生在理解基本原理的基础上，动手实践，培养实际操作能力。

学生特点：学生具备一定的单片机基础知识，具有较强的学习兴趣，但对数模转换技术的了解较少。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与实践，提高学生的动手能力和创新能力。

同时，关注学生的个体差异，因材施教，确保每位学生能够达到课程目标。

通过课程学习，使学生能够独立完成数模转换电路的设计与实现，为后续相关课程学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 数模转换基本原理：包括模拟量与数字量的关系、数模转换器的类型及工作原理，重点讲解分辨率的计算与应用。

教材章节：第二章 数模转换技术基础2. 数模转换芯片：介绍常用的数模转换芯片，如ADC0804、DAC0832等，分析其性能参数及使用方法。

教材章节：第三章 数模转换器及其接口技术3. 数模转换电路设计：讲解数模转换电路的搭建方法，包括电源、基准电压、模拟输入输出等部分的连接。

教材章节：第四章 数模转换电路设计与应用4. 数模转换编程实践：学习单片机与数模转换器之间的数据交互编程，掌握编程技巧，实现模拟量到数字量的转换。

基于单片机的数模转换器设计一、引言（100字）数模转换器（DAC）是一种电子设备，用于将数字信号转换为模拟信号。

基于单片机的数模转换器可以将单片机处理的数字数据转换为模拟信号，用于驱动模拟电路。

本文旨在设计一个基于单片机的数模转换器，探索其设计原理、电路结构和实现方法。

二、设计原理（200字）基于单片机的数模转换器设计的核心原理是使用单片机的数字输出口通过数位信号驱动模拟电路，从而实现数字信号到模拟信号的转换。

数模转换器的基本结构由电阻网络、运算放大器和开关电路组成。

其中，电阻网络用于将数字信号按比例转换为模拟信号，运算放大器用于放大输出信号，而开关电路则可以在不同的时间间隔内快速切换模拟电路的输出电平。

三、电路结构（200字）基于单片机的数模转换器的电路结构包括电阻网络、运算放大器和开关电路。

电阻网络由一系列电阻组成，用于将单片机输出的数字信号按比例转换为模拟信号。

运算放大器通过运算放大器放大器的差分输入，将转换后的模拟信号进行放大。

开关电路根据单片机的控制信号，对运算放大器的放大率进行切换，从而实现不同的输出模式。

四、实现方法（400字）实现基于单片机的数模转换器的方法通常分为软件实现和硬件实现两种。

软件实现是通过单片机的数字输出口直接控制外部模拟电路，实现通过输出不同的数字信号实现模拟信号的转换。

硬件实现则是通过运算放大器和开关电路构建一个完整的数模转换器电路，利用单片机将有效的数字控制信号传递给硬件电路的控制端口。

在软件实现方法中，首先需要编写适配的驱动程序，通过单片机的数字输出口控制外部的数字信号，将其转换为相应的模拟信号。

然后，根据具体的应用需求，设计合适的转换公式和数字输出规则。

最后，通过调试和测试，优化程序并验证转换效果。

在硬件实现方法中，首先根据设计要求选择合适的运算放大器和开关电路。

然后，根据电路结构和连接方式进行布线和焊接。

接下来，采用单片机进行电路控制和信号处理部分的设计。

综合课程设计题目基于51单片机实现ADC0808数模转换与显示毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

目录一、设计的目的及意义二、实验内容与要求三、系统的硬件设计（一）所用芯片的功能介绍（二）设计原理与硬件电路四、系统的软件设计（一）软件控制流程（二）程序清单五、系统的调试与运行六、设计收获七、主要参考文献一、设计的目的及意义：1、熟悉DAC0832数模转换器的特性与接口方法。

.2、掌握D/A输出程序的设计和调试方法。

3.加深理解逐次逼近法模数转换器的特征和工作原理。

4.掌握ADC0809的接口方法以及A/D输入程序的设计和调试方法。

二、实验内容与要求本次课程设计的要求在AOUT端输出方波信号，方波信号的周期由延时时间常数确定。

由于本电路为双级型是输出，因此输出端Aout信号值位-5v-+5v。

当数字量为0时，Aout=-5v；当数值量为80H，Aout=0v；当数值量位FFH时，Aout=+5v。

0832芯片输出产生锯齿波，只需有AL中存放数据的增减来控制。

当AL中的数据从00逐渐增加到FF产生溢出，再从00增大到FF，不断循环，从而产生连续不断的锯齿波。

与此相对应的ADC0809不断地从0832所输出的模拟量进行A/D转换，转换结果会不断地在显示器上显示，模拟量与数字量对应关系的典型值为+5V-FFH。

2.5-80H，0V-00H.为了便于比较，本设计中显示器的最高位显示“d”，而后显示设定的D/A数字量的十六进制值（二位），而后显示“.”，最后显示A/D转换结果的十进制值（三位）。

三、系统的硬件设计（一）所用芯片的功能介绍1、DAC0832芯片的功能介绍DAC0832是采用CHMOS工艺制造的产品，是一种具有两个输入数据寄存器的8位DA转换器。

单电源供电，从+5V~+15V均可正常工作，基准电压范围为-10V~+10，电流建立时间为1us低功耗20mV，芯片为20引脚双列直插式封装。

他能直接与MCS-51单片机接口相接，不需要附加任何其他IO接口芯片。

D / A转换原理图DAC0832管脚排列图各管脚功能为：D7 ~ D0：八位数字量输入端,D7为最高位,D0为最低位。

目录一、概述 (2)课题研究的内容和意义 (2)达到的技术指标 (2)二、系统整体设计................................................................................ 错误!未定义书签。

系统设计方案论证（几种方案选一）.......................................... 错误!未定义书签。

系统整体框图及简要说明实现了的要紧功能.............................. 错误!未定义书签。

三、硬件电路设计.............................................................................. 错误!未定义书签。

元器件的选择.................................................................................. 错误!未定义书签。

单片机操纵模块................................................................................ 错误!未定义书签。

温度数据搜集模块............................................................................ 错误!未定义书签。

显示模块............................................................................................ 错误!未定义书签。

温度数据无线传输电路.................................................................... 错误!未定义书签。

基于单片机片内dac数模转换器的产生正弦波信号的应用编程在基于单片机的应用中，使用片内DAC（数模转换器）产生正弦波信号是一个常见的需求。

下面是一个基本的步骤和代码示例，展示了如何使用单片机和DAC来生成正弦波信号。

步骤概览1. 配置单片机：初始化单片机，配置DAC和其他必要的硬件。

2. 计算正弦波数据：根据所需的频率和幅度，计算正弦波的样本值。

3. 发送数据到DAC：将计算出的样本值发送到DAC以生成正弦波。

示例代码（伪代码）```cinclude <>include <>define SAMPLE_RATE 44100 // 采样率，可以根据需要调整define FREQUENCY 440 // 频率，单位Hzdefine PI // 圆周率define MAX_AMPLITUDE 1023 // DAC的最大幅度，根据DAC规格调整// 初始化DAC和其他硬件void init_hardware() {// ...}// 计算正弦波样本值int calculate_sine_wave(int sample_number) {double angle = 2 PI sample_number / SAMPLE_RATE;return (int)(MAX_AMPLITUDE sin(angle)); // 返回-MAX_AMPLITUDE 到 MAX_AMPLITUDE 的值}// 主函数int main() {init_hardware(); // 初始化硬件for (int sample_number = 0; sample_number < SAMPLE_RATE; sample_number++) {int sine_wave_sample = calculate_sine_wave(sample_number); // 计算正弦波样本值// 将sine_wave_sample发送到DAC以生成正弦波// ...}return 0;}```注意事项硬件配置：具体配置单片机和DAC的代码取决于你所使用的硬件平台和开发环境。

实验七数模转换DAC0832 的应用一、实验目的学会用单片机控制数模转换芯片DAC0832二、实验内容通过用单片机控制DAC0832 输出锯齿波，让开发板上发光二极管D12 由暗到亮变化，循环下去。

DAC0832：DAC0832 是8 位全MOS 中速D/A 转换器，采用R—2RT 形电阻解码网络，转换结果为一对差动电流输出，转换时间大约为1us。

使用单电源+5V―+15V 供电。

参考电压为-10V－+10V。

在此直接选择+5V 作为参考电压。

DAC0832 有三种工作方式：直通方式，单缓冲方式，双缓冲方式；在此选择直通的工作方式，将XFER、WR2、CS 管脚全部接数字地。

管脚8 接参考电压，在此接的参考电压是+5V。

在控制P0 口输出数据有规律的变化将可以产生三角波，锯齿波，梯型波等波形了。

三、实验电路四、实验程序//测试程序下载后可观察到D12 发光二极管由暗变亮再熄灭过程，#include<reg51.h>sbit wela=P2^7; //数码管位选sbit dula=P2^6; //段选sbit dawr=P3^6; //DA 写数据sbit csda=P3^2; //DA 片选unsigned char a,j,k;void delay(unsigned char i) //延时{for(j=i;j>0;j--)for(k=125;k>0;k--);}void main(){wela=0;dula=0;csda=0;a=0;dawr=0;while(1){P0=a; //给a 不断的加一，然后送给DAdelay(50); // 延时50ms 左右，再加一，再送DA。

a++;}}注意：随着给DA送的数字量的不断增加，其转换成模拟量的电流也不断的增大，所以我们观察发光二极管D12 就会从暗变亮，熄灭。

五、实验仪器设备１.单片机实验系统２.计算机六、思考题实现简易方波发生器。

单片机模拟信号处理实现模拟与数字信号转换在单片机应用中，模拟信号处理与数字信号转换是非常重要的一项技术。

模拟信号是连续变化的，而数字信号则是离散的。

通过模拟与数字信号转换技术，我们可以将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字化处理和存储。

本文将介绍单片机模拟信号处理以及实现模拟与数字信号转换的方法。

一、单片机模拟信号处理的基本原理在单片机应用中，模拟信号通常通过传感器或外部信号源采集得到。

传感器可以将各种物理量转换为与之对应的模拟电压信号。

模拟信号可以是声音、光线、温度等各种连续变化的信号。

单片机需要处理这些模拟信号并做出相应的控制或决策。

单片机内部有一个模数转换器（ADC）模块，可以将模拟信号转换为数字信号。

首先，模拟信号通过选定的引脚输入到ADC模块中。

ADC模块将模拟信号进行采样，并将其离散化为一系列数字量。

这些数字量可以是二进制代码或其他编码形式。

然后，单片机可以对这些数字量进行处理和分析。

二、模拟与数字信号转换的实现方法1. 采样与保持（S&H）电路采样与保持电路可以在一个时刻将连续变化的模拟信号值“冻结”，使其在转换期间保持不变。

采样与保持电路通常由一个开关和一个保持电容组成。

开关用于在转换期间将模拟信号“冻结”，而保持电容用于存储冻结的模拟信号值。

这样，单片机可以在不同的时间点上对信号进行采样，从而获得一系列离散的模拟信号值。

2. 模数转换器（ADC）模数转换器（ADC）是实现模拟与数字信号转换的核心部件。

ADC 可将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。

常见的ADC类型包括逐次逼近型ADC、闪存型ADC和Σ-Δ型ADC。

逐次逼近型ADC是一种经典的ADC类型。

它通过比较模拟输入信号与一个参考电压的大小，逐步逼近输入信号的大小。

逐次逼近型ADC需要较长的转换时间，但具有较高的分辨率和较低的价格。

闪存型ADC是一种高速的ADC类型。

它通过将模拟输入信号进行快速并行的比较，直接生成相应的数字编码。

HEFEI UNIVERSITY单片机课程综述报告主题基于51单片机的模数转换（A/D）实验设计姓名郭丽丽专业通信工程学号**********班级11级通信（1）班指导老师汪济洲2014 年 6 月 2 日目录1.实验目的与要求 (1)1.1实验目的 (1)1.2实验要求 (1)2.实验原理 (1)2.1电路原理图 (1)2.2 Proteus7.4 软件简介 (2)3、实验步骤 (5)4、源程序代码 (5)5. 实验结果分析 (10)6.总结 (10)1.实验目的与要求1.1实验目的1.掌握A/D转换与单片机的接口方法2.了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程方法3.通过实验了解单片机如何进行数据采集1.2实验要求1.采用查询法或中断法编程进行A/D采集；2.采集0～5V范围的电压信号（以电位器模拟被测信号），使用4位串行数码管显示0～5V数值，小数点保留三位，实现简易电压表功能。

2.实验原理2.1电路原理图熟悉8051的输入输出端口的使用方法, 本实验的电路连接如图1所示。

图1 连接电路2.2 Proteus7.4 软件简介Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。

它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。

具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

②支持主流单片机系统的仿真。

目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。

③提供软件调试功能。

在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等软件。

基于单片机的模数转换装置设计作者：王怡来源：《科学与财富》2017年第29期摘要：模数转换装置是一种可以将模拟信号采样转换为数字信号的设备。

它是自然界中连续变化的物理量得以进入数字系统中进行处理的桥梁。

因此，模数转换装置在工业控制领域大量使用。

本文介绍了一种以51单片机作为控制核心，以PCF8591T作为转换器件的模数转换装置的设计。

首先介绍了该装置的硬件构成及设计原理，其次介绍了软件设计的基本原理。

本装置设计简单，转换精度高，适用于很多工业控制现场。

关键词：模数转换；51单片机；PCF8591T；设计原理引言当前，在工业控制的各个领域，计算机技术都得到了广泛而深入的应用。

通常，在对外部信号进行处理时，首先要利用传感器将自然界中的物理量（如压力、温度等）转换成连续变化的电信号（电压或电流）。

然而，计算机系统是数字系统，并不能直接处理模拟量。

所以，必须将模拟电信号先利用模数转换装置采样变换成数字信号后，才能进入计算机系统中进行处理。

因此，模数转换装置对于工业控制设备而言，是不可缺少的组成部分之一。

1 总体架构本文的模数转换装置以51单片机作为控制核心，以PCF8591T作为转换器件，可以实现最多4路的模数信号转换。

模块采集变换后所得到的结果，可以通过两种方式来进行显示或处理：一是可以通过本地的显示接口直接显示转换结果；二是可以通过装置上的串行通讯接口将转换结果上传至主机进行显示或作进一步的处理。

2 硬件电路设计原理A/D转换电路原理如下所示：PCF8591T的1-4脚是4路模拟信号的输入引脚。

在本地测试模式下，4路输入分别用光敏电阻分压，电位器分压，固定接5V及固定接地的方式产生。

在正常工作模式下，可通过电路板上的跳线设置，将外部的四路模拟信号进行接入。

5，6，7脚是PCF8591T的地址设置引脚，可通过硬件设计设置为0-7中的任意一个编号，上图所示，设为编号0。

9，10脚为I2C 串行通讯接口的数据线及地址线，是PCF8591T与主控芯片之间进行信息传输的通道。