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1、精选优质文档-倾情为你奉上学习情境6-数字电压表的设计之 用lcd1602和adc0808设计的数字电压表 点名，复习1、 ADC0832的引脚及其功能，以及与单片机的硬件连接？引言：数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。数字电压表的核心部件是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次逼近式。积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成
2、时间或频率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以AT89C51单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0808、液晶显示器LCD1602为主体，构造了一款简易的数字电压表，能够测量1路05V直流电压，最小分辨率0.02V。 新课讲授6.2基于LCD1602和ADC0808设计的数字电压表逐次逼近型A/D转
3、换器属于直接型A/D转换器，它能把输入的模拟电压直接转换为输出的数字代码，而不需要经过中间变量。主要由比较器、环形分配器、控制门、寄存器与D/A转换器组成。6.21 ADC0808简介1、主要技术指标和特性（1）分辨率： 8位。（2）总的不可调误差： ADC0808为LSB,ADC 0809为1LSB。（3）转换时间： 取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=128s。（4）单一电源： +5V。（5）模拟输入电压范围： 单极性05V；双极性5V,10V(需外加一定电路)。（6）具有可控三态输出缓存器。（7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A
4、/D转换开始。（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。2、ADC0808引脚功能 图6-2-1 ADC0808引脚图（1）IN0IN78路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。（2）D7D0A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。（3）ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。（4）VR(+)、VR(-)正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0
5、V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。表6-1-1 地址信号与选中通道的关系地 址选中通道ADDCADDBADDA000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7（5）ALE地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。（6）STARTA/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被
6、中止，重新从头开始转换。（7）EOC转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。（8）OE输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。3、ADC0808内部结构图逐次逼近型A/D转换器ADC0808由八路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器
7、、D/A转换器、寄存器、控制电路和三态输出锁存器等组成。其内部结构如图4所示。图6-2-2 ADC0808内部结构4、工作时序与使用说明 图6-2-3 ADC0808工作时序ADC 0808/0809的工作时序如图11.21所示。当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后(或与ALE同时)出现。START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2s加8个时钟周期内(不定)，EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。6
8、.2.2 系统硬件设计从以上分析可知。ADC0808有8个模拟通道，本文的模拟量从0通道输入，由ADC0808的模拟通道地址表可知，电路中应当把ADDC、ADDB、ADDA三个引脚全部接地。根据ADC0808的工作时序图可知，START引脚在一个高电平后启动A/D转换，当EOC引脚出现一个低电平时转换结束，然后由OE引脚控制，从并行输出端读取一个字节的转换结果。转换后的结果为0x00-0xFF，转换过程中芯片所需的时钟信号由单片机定时器中断子程序提供。具体硬件结构图如图6-2-4所示：图6-2-4 系统硬件连接图6.2.3 系统软件设计根据需要，可将系统软件按照功能划分为4个模块，分别是主程序
9、模块、A/D转换模块、液晶显示模块、中断服务程序模块(改变显示的小数点位置)。编写系统软件时，可首先编写各模块的底层驱动程序，而后是系统联机调试，最后编写上层主程序。1、 主程序设计主程序主要负责初始化工作：设置定时器、寄存器的初值，启动A/D转换，读取转换结果，处理量程转换响应，控制液晶实时显示等，其流程图如图6-2-5所示。图6-2-5主程序流程图 2、A/D转换程序图6-2-6 A/D转换程序流程图A/D转换程序的功能是采集数据，在整个系统设计中占有很高的地位。当系统设置好后，单片机扫描转换结束管脚P1.7的输入电平状态，当输入为高电平则转换完成，将转换的数值转换并显示输出。若输入为低电
10、平，则继续扫描。程序流程图如图6-2-6所示。 程序如下：#include#include unsigned long dat_adc0808; uint adc0808_init() / AD初始化 START=0; OE=0; START=1; START=0; while(EOC=0); OE=1; dat_adc0808=P1; OE=0; return dat_adc0808; 得到ADC0808的转换结果后，应当及时处理成LCD1602能够显示的数字字符。以下函数实现此功能，为ADC0808显示刷新子程序： void Refresh_show() /刷新显示 uint t=dat_
11、adc0808*500.0/255;/ display_buffer17 = t/100+0; /整数位 display_buffer19 = t/10%10+0; /两个小数位 display_buffer110 = t%10+0; 课堂小结本节课我们主要学习了如何应用ADC0808设计一个数字电压表。知道了在硬件上ADC0808芯片和单片机的连接，在软件方面，我们着重介绍了如何获取A/D转换结果函数的设计，这需要我们从ADC0808芯片的技术资料中获得设计程序的方法。通过和前面一个项目的对比可知，对于模数转换芯片的使用，关键的一点就是我们必需明白A/D芯片的转换机制，ADC0808转换时和
12、时钟引脚的频率有很大的关系，频率设置不当，ADC0808就不能转换，这一点同学们要特别注意。 完整程序代码1、LCD1602.c源程序/液晶控制与显示驱动程序#include #include #include #include LCD1602.h#include ADC0808.h/-忙检查-/uchar LCD_Busy_Check() uchar LCD_Status;RS = 0;RW = 1;E = 1;delay4us();LCD_Status = P0;E = 0;return LCD_Status;/-向LCD写入命令-/void Write_LCD_Command(uchar
13、 cmd) while(LCD_Busy_Check()& 0x80)=0x80); /忙等待RS = 0;RW = 0;E = 0;P0 = cmd;delay4us();E = 1;delay4us();E = 0;/-向LCD写入一个字节的数据函数-*/void Write_LCD_Data(uchar dat) while(LCD_Busy_Check()&0x80)=0x80);RS = 1;RW = 0;E = 0;P0 = dat;delay4us();E = 1;delay4us();E = 0;/-LCD初始化-*/void Initialize_LCD1602() /液晶初
14、始化函数 Write_LCD_Command(0x38);delay50us(10); /功能设置，数据长度为8位，双行显示，57点阵字体 Write_LCD_Command(0x0C);delay50us(10); / 显示开，关光标 Write_LCD_Command(0x06);delay50us(10); /字符进入模式：屏幕不动，字符后移 Write_LCD_Command(0x01);delay50us(10);/清屏/-在LCD上显示字符串-*/void LCD_Display(uchar *str) uchar i; for(i=0;istrlen(str);i+) Write
15、_LCD_Data(stri); delay50us(100);2、lCD1602_H头文件#ifndef _lCD1602_H_#define_LCD1602_H_#include #define dat_port P0#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delay4us() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit RS=P20;/RS=1 数据 RS=0 命令sbit RW=P21;/RW=1 读取 RW=0 写入sbit E=P22;/E 使能信号uchar LCD_Bu
16、sy_Check();/忙检查void Write_LCD_Command(uchar cmd);/向LCD写入命令void Write_LCD_Data(uchar dat); /向LCD写入一个字节的数据函数void Initialize_LCD1602(); /液晶初始化函数void LCD_Display(uchar *str);/在LCD上显示字符串#endif3、ADC0808.C源程序#include#include #include ADC0808.hunsigned long dat_adc0808; uchar display_buffer16= Current volta
17、ge:, (CH) =0.00V;void delay50us(uint m) uint n,k; for(n=m;n0;n-) for(k=25;k0;k-);uint adc0808_init() / AD初始化 START=0; OE=0; START=1; START=0; while(EOC=0); OE=1; dat_adc0808=P1; OE=0; return dat_adc0808;void Refresh_show() /刷新显示 uint t=dat_adc0808*500.0/255;/ display_buffer17 = t/100+0; /整数位 display
18、_buffer19 = t/10%10+0; /两个小数位 display_buffer110 = t%10+0;4、ADC0808.h 头文件#ifndef _ADC0808_H_#define_ADC0808_H_#include #define data_port P1#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit START=P23;sbit EOC=P24;sbit OE=P25;void delay50us(uint m);/ 延时uint adc0808_init(); / AD初始化void Refresh_sh
19、ow();#endif5、main.c 主程序#include#include #include LCD1602.h#include ADC0808.hsbit CLOCK=P26;extern uchar display_buffer16;void main() TMOD=0x02; TH0=0x14; TL0=0x00; IE=0x82; TR0=1; Initialize_LCD1602(); delay50us(10); Write_LCD_Command(0x80);/设置显示的初始位置 LCD_Display(display_buffer0);/显示The voltage is: while(1) adc0808_init(); Refresh_show(); Write_LCD_Command(0xC0);/设置显示的初始位置 LCD_Display(display_buffer1); /显示测得的数据 void Timer0_INT() interrupt 1 CLOCK=!CLOCK; 专心-专注-专业