苏神保

(湖南商务职业技术学院，湖南 长沙 410205)



基于Proteus的A/D转换仿真与实验

苏神保

(湖南商务职业技术学院，湖南 长沙 410205)

A/D(模数)转换在电子线路中通常是指将模拟连续变化的物理量经过取样、量化、编码转换为具有一定分辨率的离散数字信号的过程，且广泛应用于现代电子技术领域。Proteus是一种单片机及电子线路仿真软件，本文探讨了基于该软件和ADC0804的A/D转换仿真与实验，并对实验结论进行了验证。

Proteus；ADC0804；A/D转换；仿真；实验

A/D转换亦称模/数转换，与数/模(D/A)转换相反，是将连续的模拟量(如电压、电流等)通过取样、量化、编码转换成离散的数字量。常用的转换方式包括逐次逼近法、双积分法、电压频率转换法三种，其中以逐次逼近法最为常见。

A/D转换的应用领域十分广泛，随着现代信息技术的飞速发展，在传感器、现代控制、通信及检测技术等领域，为了获得系统的某些性能参数，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象(如本文中的电压)往往都是一些模拟量，要使计算机或数字仪表能够识别并处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号。

Proteus软件作为一种仿真能力极强的单片机及电子线路仿真软件，广泛应用于高职院校电子类专业实践教学，具有形象直观、调试方便、功能强大等优点[1]，受到广大师生的一致好评。本文以笔者在教学过程中的一个案例(A/D转换)来阐述该软件在实践教学与实验中的应用。

1 Proteus软件简介

Proteus软件是来自英国Lab Center Electronics公司的EDA工具软件，是一款功能较为全面的电子设计自动化软件，由便捷的电子系统仿真平台软件ISIS和高级的布线编辑软件ARES构成[2]。该软件集原理图设计、仿真和PCB设计于一体，是一款真正实现从概念到产品的完整电子设计工具[3]，能够满足高职院校模拟电路、数字电路、单片机原理与应用、嵌入式系统等课程的教学需要。

将该软件融入实践教学中，能够在硬件电路尚未完成的情况下实时仿真电路工作过程及结果，从而指导硬件电路设计，提高设计效率，节约开发成本，提高学生的开发兴趣。

2 A/D转换电路图及原理

打开Proteus软件中的电子系统仿真平台软件ISIS软件，在原理图设计界面绘制如下电路图，如图1所示，图中元器件名称及其所属类别如表1所示。

图1 基于Proteus软件绘制的A/D转换电路图

元件名类别子类别备注参数ADC0804DataConvertersA/DConverters模数转换芯片8位NE555AnalogICsTimes时基芯片7SEG-BCDOptoelectronics7-SegmentDisplays显示器POT-HGResistorsVariable电位器1kΩMINRES10KResistors0.6WMetalFilm电阻CAPCapacitors无电容器10nF等

该电路主要由两个部分组成，一部分是由NE555构成的多谐振荡器，为ADC0804提供自动转换启动信号，手动状态下可以用按钮开关代替。另外一部分则是由ADC0804构成的A/D转换部分，通过BCD数码管显示转换结果(0-F)。ADC0804为单通道差分输入8位A/D转换器件，其分辨率为28=256。

该输入模拟电压值可由如下公式(1)计算得到：

(1)

其中，MSB代表8位转换结果的前4位，LSB代表8位转换结果的后4位，Vref表示参考电压值，Vref/2管脚悬空状态下取电源电压值，即最大转换输入电压值[4]，在本案例中与ADC0804工作电压5 V相等。Dsample表示ADC转换后的二进制值，Dmax表示分辨率，此处为256。

3 实验过程与验证

电路图绘制完毕后，仔细检查相关电气特性，确认无误后按F12快捷键执行该转换过程，调节电位器RP1并记录输入电压探针电压值与BCD数码管显示数值，并填入表2。

表2 实验数据记录表

4 结束语

本文通过A/D转换实例，阐述了利用Proteus软件实现A/D转换的原理及过程，实验效果明显。由此可见，把Proteus等电路设计与仿真软件引入实践教学，可以大大提高实践教学效率，节省教育教学资源[5]。且Proteus仿真软件在虚拟电子线路运行方面的功能十分强大，为广大电子爱好者提供了一个很好的设计平台，本文所做的工作在电子线路设计等方面具有一定的现实意义[6]。

[1] 陈骏莲.PROTEUS7.1在电子技术综合实验中的应用[J].实验科学与技术，2009(3)：65-68.

[2] 吴小花.基于Proteus的电子电路设计与实现[J].现代电子技术，2011(15)：174-176.

[3] 张占强，孟克其劳.基于Proteus的多波形信号发生器仿真设计[J].电子测量技术，2013(3)：15-19.

[4] 陈军，连玉平，苟双全.基于Proteus的单片机A/D转换设计及仿真[J].自动化与仪器仪表，2012(2)：141-142.

[5] 胡彬，邢鹏康.基于Proteus的多路抢答器的设计与仿真[J].武汉职业技术学院学报，2008(15)：66-69.

[6] 苏神保.基于Proteus的测频仪设计与仿真[J].仪器仪表用户，2016(7)：24-25.

Simulation and Experiment of A/D Conversion Based on Proteus

Su Shenbao

(HunanVocationalCollegeofCommerce,ChangshaHunan410205,China)

A/d (analog to digital) conversion in the electronic circuit is generally refers to the physical quantity of analog continuous changes after sampling,quantization,encoding conversion to a certain resolution of the discrete digital signal process,which is widely used in the field of modern electronic technology.Proteus is a MCU and electronic circuit simulation software.This paper discusses the simulation and experiment of A/D conversion based on the Proteus and ADC0804,and the experimental results are verified.

Proteus; ADC0804; A/D conversion; simulation; experiment

2016-07-15

苏神保(1982-)，男，湖北监利人，讲师，硕士，研究方向：电子与通信，实验室管理等。

1674-4578(2016)05-0031-02

TM935.133

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