H44 用一片 51 单片机把 AD 和 DA 摆进同一张图：DS18B20 单总线测温、ADC0832 三线时序采电位器电压、DAC0832 直通模式把 P1 上的数还原成模拟电压推喇叭，ULN2003A 驱动四相步进电机由定时器中断走 8 拍，全程用整数定点数绕开浮点，附 Keil 程序、Proteus 仿真与设计报告。

01 设计任务

功能介绍：

用一块 51 单片机带四个模块，一头采模拟量、一头出模拟量，中间还要转个电机：

1、测温：DS18B20 单总线采环境温度，LCD 第一行显示 T: 041 C；

2、测电压：ADC0832 第八通道采电位器 RV3 上的 0~5V，LCD 第二行显示 AD: 4.1 V，转电位器数值跟着变；

3、DA 输出：把采到的 AD 值直接送到 P1 口，经 DAC0832 还原成模拟电压，运放驱动喇叭输出；

4、电机控制：K1 正转、K2 反向、K3 停止，ULN2003A 驱动四相步进电机连续旋转。

 特别注意：这是全系列第一个把 AD 和 DA 摆在同一张图里的项目。前面 H36、H41 用过 ADC0832 单独测电压，H23、H37 单独玩过步进电机，但都是"各干各的"——而这一篇里，AD 采进来的数字量会原封不动地从 P1 口送出去，再被 DAC0832 变回模拟电压。

程序里其实只有两句：一句把 ADC0832 通道 0 的读数取进变量 adc，一句把这个变量原样赋值给 P1 口。

"采进来、再送出去"，这就是 AD/DA 综合的全部含义。 剩下的测温、显示、电机，都是为了把这张图填满、让它在答辩时看得过去。

02 硬件：六块板子挤在一张图里

先看资料目录，一共八样东西：

三个从图上才能看出来的细节：

一是 P0 还是得上拉。 P0 口送 LCD 数据，中间串了一个 RP1（RESPACK-8 排阻）——P0 是开漏结构，不上拉就驱不动。这条规矩在 H43 秒表里也踩过，凡是用 P0 都跑不掉。

二是 DAC0832 工作在直通模式。 看它的控制脚：CS、WR1、WR2、XFER全部接地，ILE 接 VCC。这意味着它根本不需要"写信号"——P1 口上是什么数,输出电流立刻就是什么数，没有锁存、没有握手。所以程序里 P1 = adc; 这一句写完就生效了，不用管时序。

如果哪天要"单片机算好一组波形、再让 DA 按节奏输出"，就得把 WR 接回单片机做锁存控制，那时候才有写时序可言。教学演示用直通最省事。

三是 ADC0832 的 DI 和 DO 并成了一根线。 图上第 5 脚 DI 和第 6 脚 DO 短接在一起，接同一个网络标号 AD_IO——所以才可能只用 P2.7 一根线就完成"送命令 + 收数据"。这是 ADC0832 的常规玩法：它本来就不是标准的四线 SPI，DI/DO 分时复用，省一根 IO。

03 温度：DS18B20 和一个"放大 100 倍"的技巧

先看工程本身，只有一个 main.c，编译下来 data=36.1、code=1724，0 错 0 警告：

code 才 1.7KB，AT89C51 的 4K 空间用不到一半——这一个工程把 LCD 驱动、单总线、SPI 时序、步进电机全塞进去了，51 的代码空间其实比想象中宽裕，紧张的是 RAM（data=36.1 字节，128 字节里也才用三成）。

DS18B20 的读温度流程是固定的四步：

先复位，发一条 0xCC，再发 0x44 启动一次温度转换；硬等 750ms 之后重新复位、重新发 0xCC，发 0xBE 读暂存器，最后连读两个字节，先读到的记成 tl、后读到的记成 th。

0xCC 跳过 ROM 是省事写法：DS18B20 每次通信都要先"点名"（匹配 ROM 命令 0x55 + 8 字节 ID），总线上只有一颗时直接跳过点名，能省 8 个字节的收发。要是想挂多颗测温，就必须老老实实读 ID 了。

真正值得学的是后面这段——它没有用 float。

DS18B20 回来的 16 位原始值，低 4 位是小数（分辨率 0.0625℃），高 12 位是整数。教科书做法是 temp = raw * 0.0625; 得到一个 float——但 51 上跑浮点是要拿命换的：一个 float 乘法编译出来几百字节、执行上百个机器周期。

这份程序的做法是先把结果放大 100 倍存成整数：

先把 t[0] 的低 4 位单独留下当小数部分，t[0] 右移两位，小数部分乘 6 记成 y，再用 t[1] 乘 100 加上 y，装进温度变量。

× 6 是 0.0625 × 100 = 6.25 取整的近似——用一次整数乘法换掉了浮点库。返回值是"放大 100 倍的摄氏度"，41℃ 就返回 4100。主程序里 ReadTemperature()/100 拿整数部分，%100 拿小数部分，要几位取几位。

这就是嵌入式里最常用的定点数思路：约定一个缩放倍数，全程用整数算，只在显示的最后一步才"假装"有小数点。

一个副作用得说清楚：显示是 3 位（buf[0]~buf[2] 拼百十个位），所以 41℃ 会显示成 041。不难看，但也谈不上好看——想显示 41.0 就得改成"两位整数 + 一位小数"的拼法，那是纯显示层的活，跟测温无关。

这几行真正干活的是两次调用：一次读温度，一次把返回值除以 100 取整数部分赋给显示变量，赋值前后各夹了一条中断控制语句。

读温度前后把总中断关了。 因为 DS18B20 的单总线时序是微秒级的，靠 _nop_() 和循环延时凑出来的——如果读到一半被定时器中断打断（这个工程里 T1 每 2ms 就进一次中断，中断里还要跑一遍步进电机），时隙就被拉长了，数据直接读错。

凡是"时序靠软件延时凑"的器件（单总线、红外 1838、DHT11），读写前后都建议关中断。 这是比"多写几行注释"更实在的防御。

04 AD：三线时序和一个除法

ADC0832 是 8 位、串行、单通道（这里是 CH0）。它的时序跟标准 SPI 不一样，得按它自己的节奏来：

一次转换分两段：前三个时钟脉冲把起始位、单端模式位和通道号从 DIO 送出去，中途把 DIO 交还给芯片，后 8 个时钟脉冲把转换结果一位一位收进一个字节，最后拉高片选收尾。

三个关键点：

第一，前三拍是"我说话"，第四拍开始"它说话"。 DIO 是双向线，前 3 个下降沿单片机往里送（起始位、模式位、通道号），第 4 个下降沿之后单片机必须把自己置成输入，否则两边打架。代码里 ADC0832_DIO = 1; 这一句看着像"送个 1"，其实是在释放总线。

第二，高位在前。dat <<= 1; dat |= DIO; 是先移再收，所以第一个收到的位最后落在 bit7。写反了（先收再移）得到的就是位反序的数——读出来永远对不上。

第三，CS 拉高才算一次转换结束。 少了这一句，下次转换的起始位会被当成上一次的延续。

采一次 AD 存进 adc，把这个数直接写给 P1，再按 50 除以 255 换算成一个两位整数，拆出十位和个位，用两次 LCD 定位写填进第二行。

为什么是 *50/255 而不是 *500/255？ 因为 LCD 上预置的模板是 AD:   . V，小数点已经烧在屏幕上了，程序只需要往小数点两边各填一位数字。所以 4.1V 是把 41 拆成 4 和 1 分别写进第 6 格和第 8 格。

50/255 的物理含义是：8 位 ADC 满量程 255 对应 5.00V，所以每 1 个 LSB ≈ 0.0196V，乘 50 就是"伏的十倍"。 显示精度 0.1V，跟 8 位 ADC 的实际分辨率（19.6mV）刚好匹配——再多显示一位就是自欺欺人。

顺带说个 8 位 ADC 的天花板：5V 量程 ÷ 256 ≈ 19.6mV。也就是说输入电压变化小于 20mV，读数是不会动的。想让显示"每毫伏都跳"，只能换 12 位的 ADS7825/ADC0834 那类，或者加运放做前置放大（把 0~0.5V 放大 10 倍再进 ADC）。

05 DA：P1 = adc 这一行

整个 DA 部分就一条赋值：把 AD 采到的 adc 原样送给 P1 口。

DAC0832 的 8 个数据脚 DI0~DI7 全接在 P1.0~P1.7 上。因为工作在直通模式（前面 02 节说过，控制脚全接地），P1 口上出现什么数，IOUT 就输出对应的电流，经运放转成电压，直接推喇叭。

所以这句 P1 = adc; 的实际效果是：电位器 RV3 转一点 → ADC 读数变 → P1 变 → DAC 输出电压跟着变 → 喇叭的直流偏置跟着变。

有同学会问：喇叭怎么不响？

因为这是直流电平，不是音频信号。喇叭（尤其 Proteus 里的 SP 模型）要的是"变化的电压"才推得动纸盆，一个恒定的直流电平只会让它停在某个位置。要想听见声音，得让 P1 按某个频率不停变化——比如输出一个方波：

主循环里跑两个 for：一个把 P1 从 0 数到 254，一个从 255 数回去，每送一个数停 1ms，于是在 P1 上滚出一升一降的锯齿。

这就是最基本的 DA 波形发生器——Proteus 里接个示波器就能看到锯齿波。想让它唱歌，把这段换成"按频率表查表输出正弦波"就行，那是 H48 音乐播放器干的事（用蜂鸣器 + 方波，原理相通）。

这里还有一个容易被忽略的精度问题：DA 的输入直接来自 AD 的输出，AD 的量化误差会原样传到 DA 上。8 位 AD 在 5V 下分辨 19.6mV，那么 DA 输出的电压也有 19.6mV 的台阶——相当于"采一遍、再还一遍"，中间白白多了一次量化。

真实工程里如果要"模拟进、模拟出"（比如音频直通），绝不会走"ADC→单片机→DAC"这条路，而是让信号直接走模拟开关或运放。这条路的价值在于教学：它把"数字量"这个中间环节暴露得最清楚。

06 电机：8 拍表和 2ms 中断

四相步进电机的 8 拍顺序表是固定的，这份程序用的通电顺序是：

八拍顺序没有写成 if-else，而是做成一张 8 个元素的 code 数组，下标 0~7 依次对应八拍，每个元素是一个字节，写的是这一拍哪几相通电的组合。

把它拆成四位的 A/B/C/D（bit3~bit0）看，就是一张"哪一相通电"的表：

一次走一步、八步一个循环，就是 8 拍（也叫半步）方式。相比 4 拍方式，它每步角度减半、运行更平顺，代价是同样转速下中断次数翻倍。

注意表里存的是"正逻辑"，而程序输出时取了反：

正转时取当前拍那个字节直接按位取反，反转时改为从表尾往前取再取反，结果送 P3 的低四位。

因为 ULN2003A 是"输入高电平 → 输出拉低"的达林顿反相器，单片机给高，电机那头反而是低。取反之后逻辑才对得上。这跟 H37 用三极管驱动是同一个道理，只不过达林顿把 7 路和续流二极管都集成进去了，一片就能推一整台四相电机。

初始化里把 T1 设成方式 1、装好初值，开 T1 中断和总中断再启动；中断服务函数一进来先重装初值，然后调一次步进驱动函数，把当前的 motor_mode 传进去。

电机必须挂在中断里，不能放主循环。 因为主循环末尾有个 Delay_1ms(50)（等 ADC 和温度刷新），要是把步进放主循环，每 50ms 才走一步，电机转起来是"一顿一顿"的。放中断里，2ms 一步，转速稳定、也不受主循环忙闲影响。

这里有个细节值得点出来：初始化时给的是 65536-1000（1ms），中断里重装却是 65536-20000（20ms，却注释成 2ms）。两处对不上，实际中断周期是 20ms 而不是 2ms——从图上的转速看也是这样，转得不快。这种"初值和重装值不一致"的问题在51程序里非常常见，看别人的代码时，别信注释，去算数。

（顺带一句：STEP_C 和 STEP_D 都写成了 temp & 0x04，D 相应该用 0x08。这是笔误，少一相依然能转，只是力矩小一点、噪声大一点。）

按键是三个独立按键，低电平有效，靠 P3 内部上拉：

扫描函数靠一个静态标记做去重，再看三个键哪个为低：延时 5ms 消抖，按下的键号作为返回值 1、2、3，一个都没按就返回 0。

key_up 这个静态标志是边沿检测：按住不放只算一次，必须全松手才能再触发。三个键各管一个状态：

motor_mode == 0 时 SETP_MOTOR_Run 里 if(mode>0) 不成立，一句话都不执行——但 temp 还保持着上一次的值，四相通电状态不变。所以"停止"其实是"保持最后一相的电流"，电机被锁住、不会自由转动。真要彻底断电，得在停止时把四相全清 0。

07 排错清单

1、LCD 全黑或全亮：先查 P0 有没有 RP1 上拉，再查 VEE（第 3 脚）上的对比度电位器有没有调——LM016L 必须把 VEE 拉到合适电平才显示字；

2、LCD 有字但全是方块：初始化序列不对，0x38（8 位两行）要连发三次再发 0x0C（开显示不显光标）。这一步不能省，也不能只发一次；

3、温度一直显示 000 或 085：DS18B20 的 DQ 上拉电阻（R1 4.7k）没接，或者初始化时隙不对（delay_18B20(80) 那个 480μs 的低电平必须够长）；85℃ 是它的上电默认值，说明启动了转换但没等到结果；

4、温度正确但偶尔跳变：读温度前后没有关中断（EA=0），被 T1 中断打断了单总线时序。见 03 节；

5、AD 读数不随电位器变化：ADC0832 的 CS 没接对引脚（P2.5），或者 DI/DO 没有并在一起——DI 和 DO 分开接、程序里又只用一个引脚，收到的永远是 0；

6、AD 读数对但电压显示不对：*50/255 写成 *5/255 会永远显示 0.几伏；写成 *500/255 会显示 41 而不是 4.1（因为小数点已经预置在屏幕上了，见 04 节）；

7、电机不转：先看 ULN2003A 的 COM 有没有接 VCC，再看 motor_mode 是不是还停在 0（没按 K1）；如果按了 K1 有轻微"哒哒"声但不转，是相序表错了或某相接反；

8、电机转速明显偏慢：定时器初值和中断里重装值不一致（本篇就是 1ms 初值、20ms 重装），按实际重装值算转速，别信注释。

08 总结

这个项目把"模拟量怎么进、怎么出"讲完了：

· AD 入口：ADC0832 三线时序——起始位、通道选择、8 拍读数，DI/DO 一根线分时复用；

· DA 出口：DAC0832 直通模式，P1 上有数就出电压，连写信号都不用；

· 定点数：温度放大 100 倍存整数、AD 用 *50/255 换伏，全程绕开浮点；

· 时序保护：微秒级时序的器件（单总线）读写前后关中断；

· 中断驱动：步进电机挂定时器，别放主循环。

如果只记一句话：P1 = adc; 这一行就是 AD/DA 的全部——采进来的是数，送出去的也是数，中间没有魔法。

下一篇继续，往更复杂的通信协议上走。

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09 文件日期修改

如果你想把文件修改为最新的日期，又不想新建工程，那么你可以参考下面的文章。

"如何不打开程序的情况下更改proteus和keil程序的日期？"

10 资料下载

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