AD转换、DA转换及pwm转速测量实验(15页).doc

-AD转换、DA转换及pwm转速测量实验-第 15 页工程实训实验报告单位（二级学院）： 自 动 化 学 院 学 生 姓 名： 张宝川 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 0831302 学 号： 2013212629 实验一、数据采集_A/D转换一、 实验目的（1）掌握A/D转换与单片机接口的方法；（2）了解A/D芯片0809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。（4）ADC0809引脚结构：ADC0809各脚功能如下： D7 D0：8位数字量输出引脚。IN0 IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）. EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。二、实验任务1.硬件电路设计： 设计基于单片机控制的AD转换应用电路。AD转换芯片采用ADC0809。ADC0809的通道IN3输入05V之间的模拟量，通过ADC0809转换成数字量在数码管上以十进制形成显示出来。ADC0809的VREF接5V电压。2. 软件设计： 程序设计内容(1) 进行A/D转换时，采用查询EOC的标志信号来检测A/D转换是否完毕，经过数据处理之后在数码管上显示。(2) 进行A/D转换之前，要启动转换的方法：ABC110选择第三通道。ST0，ST1，ST0产生启动转换的正脉冲信号图1.2 ADC0809时序图三、实验代码#include<reg52.h>#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit OE=P10;sbit ST=P12;sbit EOC=P11;sbit CLK=P13;sbit C1=P16;sbit C2=P15;sbit C3=P14;unsigned char table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;unsigned date;void delay(unsigned int z) unsigned int i,j; for(i=z;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-) ;void display(unsigned int x) P2=0xfe; P0=tablex/100; delay(10); P0=0x00;P2=0xfd; P0=tablex/10%10; delay(10); P0=0x00;P2=0xfb; P0=tablex%10; delay(10); P0=0x00;void main() TMOD=0x01; TH0=(65536-900)/256; TL0=(65536-900)%256; TR0=1; ET0=1; EA=1; C1=0; C2=1; C3=1; while(1) ST=0; ST=1; ST=0; delay(2); while(!EOC) display(date); OE=1; date=P3; OE=0; void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-900)/256; TL0=(65536-900)%256; CLK=CLK;四、实验结果实验二、D/A转换及数字式波形发生器一、实验目的1、熟悉DAC0832 内部结构及引脚。2、掌握D/A转换与接口电路的方法。3、通过实验了解单片机如何进行波形输出。二、 D/A转换器的主要性能参数（1）分辨率： 该参数是描述D/A转换对输入变量变化的敏感程度。具体指D/A转换器能分辨的最小电压值。 分辨率的表示有两种： 最小输出电压VLSB（输入数字只有最低位为1）与最大输出电压输入数字全为1）的比值来表示 用输入端待进行转换的二进制数的位数来表示， 位数越多，分辨率越高。 分辨率的表示式为： 分辨率=Vref/2位数 或 分辨率=（V+ref+V-ref)/2位数 若Vref=5V，8位的D/A转换器分辨率为5/256=20mV。（2） 转换时间：指数字量输入到模拟量输出达到稳定所需的时间。一般电流型D/A转换器在几秒到几百微秒之内；而电压型D/A转换器转换较慢，取决于运算放大器的响应时间。（3） 转换精度：指D/A转换器实际输出与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位。如：±1/2LSB表示，当D/A分辨率为20mV，则精度为±10mV.（4）线性度：当数字量变化时，D/A转换器输出的模拟量按比例变化的程度。线性误差 模拟量输出值与理想输出值之间偏离的最大值。三、实验内容1. AT89C51控制DAC0832实现数/模转换（D/A）转换。从单片机输出数据到DAC0832，经其转换成模拟量输出。2. 设计一个由单片机控制的信号发生器。运用单片机系统控制产生多种波形，这些波形包括方波、三角波、锯齿波、正弦波等。信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。并可通过软件任意改变信号的波形。 基本要求：  产生三种以上波形。如正弦波、三角波、矩形波等。  最大频率不低于 500Hz。并且频率可按一定规律调节。幅度可调，峰峰值在0 5V之间变化。  扩展要求：产生更多的频率和波形。四、实验代码#include<reg51.h>sbit key1=P10;sbit key2=P13;sbit key3=P16;#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid sanjiaobo();void fangbo();void juchibo();void main()P1=0xff;while(1) if(key1=0) sanjiaobo(); if(key2=0) fangbo(); if(key3=0) juchibo();void sanjiaobo()unsigned int i;char flag=0;P2=0;while(1)if(flag=0)for(i=0;i<10;i+);P2+=1;if(P2>=255)flag=1;if(flag=1)for(i=0;i<10;i+);P2-=1;if(P2=0)flag=0;void fangbo()unsigned int i ;while(1)for(i=0;i<1000;i+);P2=255;for(i=0;i<1000;i+);P2=0;void juchibo()unsigned int i;char flag=0;P2=0;while(1)if(flag=0)for(i=0;i<10;i+);P2+=1;if(P2>=255)flag=1;if(flag=1)P2=0;if(P2=0)flag=0;五、实验结果实验三、基于旋转编码器的转速测量一、实验目的1. 了解编码器工作原理2. 掌握编码器速度检测的方法；二、编码器工作原理绝对脉冲编码器:APC增量脉冲编码器:SPC两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件 旋转编码器分为单路输出和双路输出两种： 单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲， 双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。编码器电路外接74HC74的作用74HC74在旋转编码器旋转时输出两路正交脉冲A、B，为了判断旋转编码器旋转方向，用74HC74做鉴相器。A作为时钟脉冲接入74HC74，B作为D接入74HC74，理论上74HC74应该在A的上升沿判断B状态，如果B为低电平，则输出Q为低电平，说明旋转编码器正转；如果B为高电平，则输出Q为高电平，说明旋转编码器反转。因为A、B是正交脉冲，只要旋转编码器旋转方向不变，74HC74的输出Q就应该维持高电平或低电平状态。三、实验内容1. 根据旋转编码器的工作原理，设计基于旋转编码器的速度检测原理图；2. 利于实验室提供的单片机最小系统，设计位置检测、速度检测系统的应用电路；画出系统框图；3. 编写相关程序, 实现对位置及转速的测量，并显示；四、实验代码#include<reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit IN1 = P10;sbit IN2 = P11;sbit ENA = P12;sfr ldata=0x80;sbit dula=P26;sbit wela=P27;sbit q1=P34;bitbit_0;uint count_N,count_N1,count_N2;uint count_n8; /计数值uchar T_N=20;uchar T_N1=3;void msplay(uchar,uchar);void INT_0_Init();void Timer0_Init();void Motor_Init();uchar code x1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f,0x40,0x7c,0x39,0x5e,0x3e,0x48;uchar code x2=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;uchar codex3=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;uchar codex4=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;void delay(uint z)/延时函数uint x;for(x=z;x>0;x-);void Motor_Init()ENA = 1;IN1 = 1;IN2 = 0;void INT_0_Init()IT0=1;EX0=1;void Timer0_Init()TMOD=0X11;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;void main()uchar k5,k4,k3,k2,k1,k0,k6;INT_0_Init();Timer0_Init();while(1)k0=0x0e;k1=0x0f;if(!q1)k6=0;elsek6=10;if(!bit_0)k2=count_N%10000/1000;k3=count_N%1000/100;k4=count_N%100/10;k5=count_N%10;bit_0=1;msplay(k0,0);msplay(k1,1);msplay(k6,3);msplay(k2,4);msplay(k3,5);msplay(k4,6);msplay(k5,7);void int_0() interrupt 0 count_n8+;void timer0() interrupt 1TR0=0;TH0=(65536-45000)/256;TL0=(65536-45000)%256;T_N-;if(0=T_N)count_N2=count_n8;count_N=27.952*count_N2;bit_0=0;count_n8=0;T_N=20;TR0=1;void msplay(uchar y1,uchar y2) ldata = x1y1; if(y2=6) ldata=ldata|0x80; dula=1; dula=0; delay(1); ldata = x3y2; wela=1; wela=0; delay(1); ldata = 0x00; dula=1; dula=0; delay(1); ldata = 0x0ff; wela=1; wela=0; delay(1);五、实验结果实验四、基于51系列单片机控制的直流电机PWM调速一、实验目的1掌握脉宽调制 (PWM) 的方法。2用程序实现脉宽调制，并对直流电机进行调速控制。二、脉宽调制（PWM）基本原理控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。利用51单片机产生PWM脉冲思路：需要用到内部定时器来实现，可用两个定时器实现，也可以用一个定时器实现。用两个定时器的方法是用定时器T0来控制频率，定时器T1来控制占空比。编程思路是这样的：T0定时器中断让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1是让IO口输出低电平，这样改变定时器T0的初值就可以改变频率，改变定时器T1的初值就可以改变占空比。 L298N 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号。三、实验内容：1. 利用实验室提供的单片机应用系统及直流电机驱动电路板，编制控制程序，实现直流电机PWM调速控制。四、实验代码#include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code LEDData=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;sbit IN1 = P10;sbit IN2 = P11;sbit ENA = P12;sbit Key1=P35;sbit Key2=P36;sbit Key3=P37;uint Velocity1=50;uint count=50;uint time=100;uint count1=0;uint time1=0;uint velocity=0;uint m=0;void delayms(uint ms)uchar i;while(ms-)for(i=0;i<120;i+);void display(uint result)P2=0xf7;P0=LEDDataresult%100%10;delayms(2);P0=0x00;P2=0xff;P2=0xfb;P0=LEDDataresult%100/10;delayms(2);P0=0x00;P2=0xff;P2=0xfd;P0=LEDDataresult/100;delayms(2);P0=0x00;P2=0xff;void Init()ENA = 1;IN1 = 0;IN2 = 1;IT0=1;EX0=1;TMOD = 0x11; TL0 = (65536-5)/256; TH0 = (65536-5)%256; TR0 = 1; ET0 = 1;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;TR1=1;ET1=1;EA = 1;void KeyScan()if(Key1 = 0)delayms(5);if(Key1 = 0)Velocity1+;while(!Key1);if(Key2 = 0)delayms(5);if(Key2 = 0)Velocity1-;while(!Key2);if(Velocity1 = 0)Velocity1=1;if(Key3 = 0)delayms(5);if(Key3 = 0)IN1 = IN1;IN2 = IN2;while(!Key3);void main()Init();while(1)KeyScan();display(velocity);void Int0() interrupt 0count1+;void timer0() interrupt 1TR0 = 0; TL0 = (65536-5)/256; TH0 = (65536-5)%256; count-;if(count = 0)ENA=0;count=1;time-;if(time = 0)ENA=1;time=100;count=Velocity1;TR0 = 1; void timer1() interrupt 3TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;time1+;if(time1 = 20)if(count1 != 0)m=count1;time1=0;velocity=(uint)(m*60.0)/(24.0*1.0);count1=0;五、实验结果