单片机

HEFEI UNIVERSITY

单片机模数转换课程设计

系 别 电子信息与电气工程系 学 号

班 级 11级通信工程（2）班 姓 名 指导老师 汪 济 洲

摘要：

单片机作为一种最简单的软件，与我们的日常生活息息相关，了解一些单片机程序的简单录入是费城必要的。如：LED显示器、键盘和显示器的应用和原理。同过为期一周的单片机实训，是我们对这门课有了许多新的了解，弥补了在课堂上学习的不足。相信这对我们以后的学习和工作都会有很大的帮助。我们一定要在最短的时间里对这些不足加以改正! 本设计主要介绍模数转换器的基本实现方法以及我对这次单片机实训的一些心得体会。

关键词：

Proteus、 模数转换器、keil c

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目录

1实验目的 ..................................................................... 3 2实验内容 ..................................................................... 3 2.1 PROTEUS软件 ............................................................ 3 2.2电路图设计基础和操作步骤 ................................ 3 3电路原理图设计 ......................................................... 4 3.1模数转换的基本原理及转换过程 ........................ 4 3.2模数转换器原理图 ................................................ 5 3.3制作步骤 ............................................................. 5 4 KEIL C软件汇编语言设计 ........................................ 6 4.1KEIL C软件介绍 ..................................................... 6 4.2利用KEIL C软件编写模数转换程序代码 ........... 6 5分析与总结 ................................................................. 9 5.1在制作电路原理图过程中应该注意的问题 ........ 9 5.2总结 ...................................................................... 10

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1实验目的

1、 了解Proteus软件基本功能及实际操作方法； 2、 掌握电路原理图绘制的基础和技能操作； 3、 掌握Keil C软件编制汇编或C语言，软件调试；

2实验内容

2.1 Proteus软件

Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。 Proteus软件资源丰富：

1．Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。

2．Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

3．除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

4．Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

2.2电路图设计基础和操作步骤

1.启动Proteus； 2.挑选元件； 3.摆放元件；

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4.连线；

5.加载参考文档中的HEX文件； 6.仿真运行. 7.观察调试.

8.把5个电路仿真图打包发到 ?1.单片机实验实践 ?的作业区，注意文件名。

3电路原理图设计

3.1模数转换的基本原理及转换过程

模数转换(AD)亦称模拟一数字转换，与数/模(D/A)转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成离散的数字量。例如，对图象扫描后，形成象元列阵，把每个象元的亮度（灰阶）转换成相应的数字表示，即经模/数转换后，构成数字图象。通常有电子式的模/数转换和机电式模/数转换二种。在遥感中常用于图象的传输，存贮以及将图象形式转换成数字形式的处理。例如：图像的数字化等。

信号数字化是对原始信号进行数字近似，它需要用一个时钟和一个模数转换器来实现。所谓数字近似是指以N-bit的数字信号代码来量化表示原始信号，这种量化以bit位单位，可以精细到1/2^N。时钟决定信号波形的采样速度和模数转换器的变换速率。转换精度可以做到24bit，而采样频率也有可能高达1GHZ，但两者不可能同时做到。通常数字位数越多，装置的速度就越慢。

模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样，量化噪声及接收机噪声等因素的影响，采样速率一般取 fS=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度 tw 是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。 量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的， 则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的， 且所用时间又是保持时间的一部分。

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3.2模数转换器原理图

制作步骤如下：①新建一个设计数据库文件；②新建一个原理图文件（即启动原理图文件编辑器界面）；③加载原理图元件库（根据原理图需要加载元件库）；④绘制原理图：放制元件、绘制导线、放制电源和接地符号、放制网络标号、放制节点等；⑤属性的编辑：包括元件及标注、一般导线和总线等；

3.3制作步骤

制作步骤如下：①新建一个设计数据库文件；②新建一个原理图文件（即启动原理图文件编辑器界面）；③加载原理图元件库（根据原理图需要加载元件库）；④绘制原理图：放制元件、绘制导线、放制电源和接地符号、放制网络标号、放制节点等；⑤属性的编辑：包括元件及标注、一般导线和总线等；

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4 Keil C软件汇编语言设计

4.1Keil C软件介绍

Keil C51目前由ARM国内授权代理商提供技术支持和销售等相关服务。

产业标准的Keil C编译器、宏汇编器、调试器、实时内核、单板计算机和仿真器，支持所有的251系列微控制器，帮助你如期完成项目进度。

KEIL C51开发工具旨在解决嵌入式软件开发商面临的复杂问题。

当你开始一个新项目，只需简单的从设备数据库选择使用的设备，uVision IDE将设置好所有的编译器、汇编器、链接器和存储器选项。包含大量的例程，帮助你着手使用最流行的嵌入式8051设备。Keil μVision调试器准确地模拟8051设备的片上外围设备（IC、CAN、UART、SPI、中断、I/O端口、A/D转换器、D/A转换器和PWM模块）。模拟帮助你了解硬件配置，避免在安装问题上浪费时间。 此外，使用模拟器你可以在没有目标设备的情况下编写和测试应用程序。

当你准备在目标硬件上测试软件应用时，可以使用MON51、MON390、NONADI、或者FlashMON51目标监视器、ISD51 In-System调试器、ULINK USB-JTAG适配器在目标系统上下载并测试程序代码。

4.2利用Keil C软件编写模数转换程序代码

第一步： 双击Keil uVision2的桌面快捷方式，启动Keil集成开发开发软件。

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图：软件启动后的界面

第二步： 新建文本编辑窗。点击工具栏上的新建文件快捷按键，即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗。

第三步：输入源程序。在新的文本编辑窗中输入源程序，可以输入C语言程序，也可以输入汇编语言程序。

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图：本次试验输入源程序代码

第四步：保存源程序。保存文件时必须加上文件的扩展名，如果你使用汇编语言编程，那么保存时文件的扩展名为“.asm”，如果是C语言程序，文件的扩展名使用“*.C ”。

图：保存源程序

注：第3步和第4步之间的顺序可以互换，即可以先输入源程序后保存，也可以先保存后输入源程序。

第五步：新建立Keil工程。如图，点击 \工程\新建工程\命令，将出现保存对话框。

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图：新建工程

第六步：加入源程序到工程中。在选择好CPU型号后，点击\确定\按钮返回主界面，此时可见到工程管理窗中出现“Target 1”，点击“Target 1”前面的“＋”号展开下一层的“Source Group 1”文件夹，此时的新工程是空的，“Source Group 1”文件夹中什么文件都没有，必须把刚才输入的源程序加入到工程当中。如图9所示，右击工程管理窗中的“Source Group 1”，出现下拉菜单，点击“增加文件到组'Source Group 1'”命令，将出现添加文件对话框。 第七步：源程序的编译与目标文件的获得

我们已经完成了从源程序输入、工程建立、工程详细设置的工作，接下来我们将完成最后的步骤，此时我们可以在文本编辑窗中继续输入或修改我们的源程序，使程序实现我们的目标，在检查程序无误后保存工程。接着如下图19所示，点击“构造目标”快捷按钮，进行源程序的编译连接，源程序编译相关的信息会出现在输出窗口中的“构造”页中。下图19显示编译结果为0错误，0警告，同时产生了目标文件lich1.hex。如果源程序中有错误，则不能通过编译，错误会在输出窗口中报告出来，双击该错误，就可以定位到源程序的出错行，我们可以对源程序进行反复修改，再编译，直到没有错误为止。注意：每次修改源程序后一定要保存。

编译通过后，我们打开工程文件夹，可以看到文件夹中有了“lich1.hex”，这就是我们需要的最终目标文件，用编程器把该文件写入单片机，单片机就可以实现我们程序的功能了。

5分析与总结

5.1在制作电路原理图过程中应该注意的问题

◎绘制原理图时，需要熟悉元件的名称才能快速找到正确的元件并添加上该元件； ◎绘制原理图时，注意节点放置的地方，有时系统会自动给所有导线交叉的地方都加上一个节点；

◎注意绘制原理图时，需要安排好每个元件的位置，不然元件摆设会出问题，不易完电路图。

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5.2总结

我们用了四周时间，接触了一个新的软件Proteus。Proteus是一个实用软件，在老师的教导下，我们学习了用该软件绘制电路原理图。

在Proteus中绘制原理图时，让我们对该软件的基本操作有了比较全面的掌握。在最后的课程设计时，老师给我们布置任务需要我们自己去动手完成模数转换器的设计。

通过Proteus软件教程的理论学习与技能操作，我基本学会了小电路图的设计和印制电路图PCB的绘制步骤以及在设计过程中应当注意那些技巧方法（比如焊盘、导线的尺寸等细小问题）。Proteus 的学习不是一朝就能学会的，它是一个持续的学习过程，只有在不断地重复的实际演练与操作中，我们的水平和能力才会有一定的熟练与提高。同时也为以后在专业技术上的应用打下了一定的基础。

在这次试训中不仅只对单片机编程有了新的认识，还对整个单片机的开发平台都有了一厅的了解，这是一笔不错的收获。

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5.2总结

我们用了四周时间，接触了一个新的软件Proteus。Proteus是一个实用软件，在老师的教导下，我们学习了用该软件绘制电路原理图。

在Proteus中绘制原理图时，让我们对该软件的基本操作有了比较全面的掌握。在最后的课程设计时，老师给我们布置任务需要我们自己去动手完成模数转换器的设计。

通过Proteus软件教程的理论学习与技能操作，我基本学会了小电路图的设计和印制电路图PCB的绘制步骤以及在设计过程中应当注意那些技巧方法（比如焊盘、导线的尺寸等细小问题）。Proteus 的学习不是一朝就能学会的，它是一个持续的学习过程，只有在不断地重复的实际演练与操作中，我们的水平和能力才会有一定的熟练与提高。同时也为以后在专业技术上的应用打下了一定的基础。

在这次试训中不仅只对单片机编程有了新的认识，还对整个单片机的开发平台都有了一厅的了解，这是一笔不错的收获。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/io5g.html