項目2 數(shù)字電壓表設(shè)計與調(diào)試

1、項目項目2 數(shù)字電壓表設(shè)計與調(diào)試數(shù)字電壓表設(shè)計與調(diào)試子項目子項目1 并行并行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表實現(xiàn)數(shù)字電壓表子項目子項目2 串行串行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表實現(xiàn)數(shù)字電壓表項目項目2 數(shù)字電壓表設(shè)計與調(diào)試數(shù)字電壓表設(shè)計與調(diào)試子項目子項目1并行并行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表實現(xiàn)數(shù)字電壓表教學(xué)目標教學(xué)目標u掌握掌握ADC0808用法；用法；u完成程序設(shè)計與調(diào)試。完成程序設(shè)計與調(diào)試。任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表 利用單片機控制利用單片機控制ADC0808，對變阻器電壓進行，對變阻器電壓進行實時數(shù)據(jù)采集，并將電壓數(shù)據(jù)按照兩位十六進制形實時數(shù)據(jù)采集，并將電壓數(shù)據(jù)按照兩位十六進制形式顯示在數(shù)碼管

2、上。式顯示在數(shù)碼管上。一、任務(wù)說明一、任務(wù)說明任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表1.硬件分析硬件分析 （1）關(guān)于）關(guān)于ADC0808*概述：概述：ADC0808是是8位位8模擬量輸入通道的逐次逼近型模擬量輸入通道的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。8通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通8個單端模擬信號個單端模擬信號中的任何一個中的任何一個,輸出輸出8位二進制數(shù)字量。位二進制數(shù)字量。二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表*ADC0808的引腳的引腳ADDC ADDB ADDA通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0

3、 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表ADC0808為為28腳雙列直插式封裝，各引腳功能如下：腳雙列直插式封裝，各引腳功能如下：IN0IN7：8路模擬量輸入端，信號電壓范圍為路模擬量輸入端，信號電壓范圍為05V。ADDA、ADDB、ADDC：模擬輸入通道地址選擇線，：模擬輸入通道地址選擇線，其其8種編碼分別對應(yīng)種編碼分別對應(yīng)IN0IN7。ALE：地址鎖存允許輸入信號線，該信號的上升沿將地：地址鎖存允許輸入信號線，該信號的上升沿將地址選擇信號址選擇信號A、B、C地址狀態(tài)鎖存至地址寄存器。

4、地址狀態(tài)鎖存至地址寄存器。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，其下降沿啟動內(nèi)部控制邏轉(zhuǎn)換啟動信號，其下降沿啟動內(nèi)部控制邏輯開始輯開始A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當進行轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當進行A/D轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換時，EOC輸輸出低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，出低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC引腳輸出引腳輸出高電平高電平，可作中斷，可作中斷請求信號或供請求信號或供CPU查詢。查詢。任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表OUT1OUT8： 8位數(shù)字量輸出端，接單片機并行口。位數(shù)字量輸出端，接單片機并行口。OE：輸出允許控制端，高電平有效。高電平時將：輸出允許控制端，高電平有效。高電平時將A/D轉(zhuǎn)換

5、轉(zhuǎn)換后的后的8位數(shù)據(jù)送出。位數(shù)據(jù)送出。CLOCK：時鐘輸入端，它決定：時鐘輸入端，它決定A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度，其轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度，其頻率范圍為頻率范圍為101280KHz，500KHz時對應(yīng)轉(zhuǎn)換速度約為時對應(yīng)轉(zhuǎn)換速度約為128us。VREF(+)、VREF(-)：內(nèi)部：內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入端。轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入端。Vcc： +5V電源輸入端，電源輸入端，GND為接地端地。一般為接地端地。一般REF(十十)與與VCC連接在一起，連接在一起，REF(一一)與與GND連接在一起。連接在一起。任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表*ADC0808的工作過程的工作過程EOC=0E

6、OC=1任務(wù)任務(wù)1 電路圖電路圖共陽極共陽極數(shù)碼管數(shù)碼管500K信信號源號源generators滑線變滑線變阻器阻器POT-HG電位器電位器（參照）（參照）模擬量模擬量通道通道1任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表 任務(wù)要求對變阻器電壓進行實時采集和顯示，設(shè)計任務(wù)要求對變阻器電壓進行實時采集和顯示，設(shè)計的程序應(yīng)該不斷將采集到的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并按的程序應(yīng)該不斷將采集到的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并按照兩位十六進制數(shù)顯示在數(shù)碼管上。照兩位十六進制數(shù)顯示在數(shù)碼管上。 所以程序應(yīng)該是數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊（所以程序應(yīng)該是數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊（void display()）和）和AD轉(zhuǎn)換模塊（轉(zhuǎn)換

7、模塊（void adc0808()）的無限循環(huán)。）的無限循環(huán)。2.軟件分析軟件分析任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表#include “reg51.h“ /51單片機頭文件單片機頭文件 sbit ADDA=P20;/定義關(guān)鍵引腳定義關(guān)鍵引腳sbit ADDB=P21;sbit ADDC=P22;sbit START=P23;sbit OE=P24;sbit EOC=P25;unsigned char dat=0;/數(shù)字量電壓值數(shù)字量電壓值unsigned char seg16=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x8

8、0,0 x90,0 x88, 0 x83,0 xC6,0 xA1,0 x86,0 x8E; /共陽極七段碼共陽極七段碼0f2.軟件分析軟件分析變量定義部分變量定義部分任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表void display()/2位動態(tài)顯示子函數(shù)位動態(tài)顯示子函數(shù)unsigned char k; P3=0 x01;/通過通過P3口選中個位數(shù)碼管口選中個位數(shù)碼管P1=segdat%16;/電壓值對電壓值對16取余，余數(shù)就是個位顯示值，取余，余數(shù)就是個位顯示值， /從數(shù)組從數(shù)組seg中取對應(yīng)的七段碼送字型口中取對應(yīng)的七段碼送字型口P1for(k=0;k150;k+);/總線延時總線延

9、時P3=0 x02;/通過通過P3口選中十位數(shù)碼管口選中十位數(shù)碼管P1=segdat/16;/電壓值除以電壓值除以16，商就是十位顯示值，從數(shù)，商就是十位顯示值，從數(shù) /組組seg中取對應(yīng)的七段碼送字型口中取對應(yīng)的七段碼送字型口P1for(k=0;k150;k+);/總線延時總線延時2.軟件分析軟件分析數(shù)碼管動態(tài)顯示部分數(shù)碼管動態(tài)顯示部分任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表2.軟件分析軟件分析AD轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換部分EOC=0EOC=1任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表void main()/主函數(shù)主函數(shù)while(1)display();adc0808();2.軟件分析

10、軟件分析主函數(shù)主函數(shù)任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施任務(wù)任務(wù)1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表四、任務(wù)拓展四、任務(wù)拓展顯示原始電壓值，例如顯示原始電壓值，例如2.25V。任務(wù)任務(wù)2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表 利用單片機控制利用單片機控制ADC0808，對變阻器電壓進行，對變阻器電壓進行實時數(shù)據(jù)采集，并將原始電壓數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上，實時數(shù)據(jù)采集，并將原始電壓數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上，如如2.25。一、任務(wù)說明一、任務(wù)說明任務(wù)任務(wù)2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表1.原始電壓值求取思路（以原始電壓值求取思路（以2.25V為例）為例）變阻器電

11、壓經(jīng)過變阻器電壓經(jīng)過ADC0808轉(zhuǎn)換之后得到數(shù)字量轉(zhuǎn)換之后得到數(shù)字量dat=2.25*255/5=115=73H將將dat(73H)轉(zhuǎn)化回原始電壓轉(zhuǎn)化回原始電壓2.25V有兩種方法有兩種方法（1）dat除以除以51（255/5=51），即），即115/51=2.25（2）dat乘以分辨率乘以分辨率(5/255=0.0196)，即，即115*0.00196=2.25 二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析任務(wù)任務(wù)2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表2.原始電壓值轉(zhuǎn)換程序原始電壓值轉(zhuǎn)換程序 無論哪一種方法都需要編程取出個位、十分位和百分位無論哪一種方法都需要編程取出個位、十分位和百分位的顯示值的顯示值2、

12、2、5，送交數(shù)碼管顯示，個位數(shù)碼管的小數(shù)點，送交數(shù)碼管顯示，個位數(shù)碼管的小數(shù)點需要單獨點亮。需要單獨點亮。 因此先定義顯示代碼數(shù)組因此先定義顯示代碼數(shù)組 char dis3，分別存放個位、，分別存放個位、十分位和百分位的顯示值。十分位和百分位的顯示值。（1）dat除以除以51dis2 =數(shù)字量數(shù)字量dat對對51取商（個位）取商（個位）dis1 =上次運算的余數(shù)擴大十倍再對上次運算的余數(shù)擴大十倍再對51取商（十分位）取商（十分位）dis0 =上次運算的余數(shù)擴大十倍再對上次運算的余數(shù)擴大十倍再對51取商（百分位）取商（百分位）任務(wù)任務(wù)2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表（2）dat乘以分辨率

13、乘以分辨率 直接乘以直接乘以0.0196得到得到2.25，不方便取顯示值，應(yīng)乘以，不方便取顯示值，應(yīng)乘以1.96，得到得到225，然后取顯示值。，然后取顯示值。因此先定義變量因此先定義變量 int vol;vol=dat*1.96;或者或者vol=dat*500.0/255;dis2 =vol對對100取商（個位）取商（個位）dis1 =vol對對100取余再除以取余再除以10（十分位）（十分位）dis0 =vol對對10取余（百分位）取余（百分位）任務(wù)任務(wù)2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表3.電電壓壓值值的的顯顯示示 電壓值個位電壓值個位顯示值的七顯示值的七段碼跟段碼跟01111111

14、相與相與清零最高位清零最高位（字段（字段dp）點亮小數(shù)點點亮小數(shù)點任務(wù)任務(wù)2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施任務(wù)任務(wù)2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表四、任務(wù)拓展四、任務(wù)拓展1.如何實現(xiàn)如何實現(xiàn)4位電壓顯示（增加千分位）？位電壓顯示（增加千分位）？2.如何實現(xiàn)多路電壓巡回檢測？如何實現(xiàn)多路電壓巡回檢測？任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表一、任務(wù)說明一、任務(wù)說明 利用單片機控制利用單片機控制ADC0808完成八路模擬量完成八路模擬量電壓循環(huán)檢測并顯示。電壓循環(huán)檢測并顯示。 數(shù)碼管最高位顯示模擬量支路編號，其余數(shù)碼管最高位顯示模擬量支路編號，其余3位顯示支

15、路電壓原始值每秒切換檢測支路。位顯示支路電壓原始值每秒切換檢測支路。任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析1.硬件分析硬件分析 在任務(wù)在任務(wù)1的電路中添加另外的電路中添加另外7個模擬量電壓個模擬量電壓輸入量，使得輸入量，使得ADC0808的每個模擬量輸入通道的每個模擬量輸入通道都輸入一個可變化的模擬量電壓，如下圖所示。都輸入一個可變化的模擬量電壓，如下圖所示。任務(wù)任務(wù)3 電路圖電路圖支路支路編號編號電壓電壓值值任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-整體分析整體分析 利用定時器定時利用定時器定時1秒，主函數(shù)完成定時器和中斷秒，主函數(shù)完成定時器和中

16、斷初始化后，不斷重復(fù)調(diào)用顯示子函數(shù)和初始化后，不斷重復(fù)調(diào)用顯示子函數(shù)和AD轉(zhuǎn)換子函數(shù)。轉(zhuǎn)換子函數(shù)。 每到每到1秒，在中斷服務(wù)子函數(shù)中修改支路編號，秒，在中斷服務(wù)子函數(shù)中修改支路編號，完成新支路的電壓轉(zhuǎn)換和顯示。完成新支路的電壓轉(zhuǎn)換和顯示。任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-函數(shù)構(gòu)成函數(shù)構(gòu)成任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-變量定義變量定義 新定義無符號字符型全局變量新定義無符號字符型全局變量count（統(tǒng)計中斷次（統(tǒng)計中斷次數(shù)）、數(shù)）、number（存放支路編號）。（存放支路編號）。任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分

17、析-主函數(shù)主函數(shù)無限無限循環(huán)循環(huán)TMOD=?TH0=?TL0=?ET0=?EA=?TR0=?任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-定時中斷服務(wù)子函數(shù)定時中斷服務(wù)子函數(shù)否否否否任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-支路編號判斷子函數(shù)支路編號判斷子函數(shù)任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施任務(wù)任務(wù)3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表四、任務(wù)拓展四、任務(wù)拓展利用利用6位數(shù)碼管顯示位數(shù)碼管顯示8路巡檢電壓，如下圖所示路巡檢電壓，如下圖所示項目項目2 數(shù)字電壓表設(shè)計與調(diào)試數(shù)字電壓表設(shè)計與調(diào)試子項目子項目2 串行串行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表

18、實現(xiàn)數(shù)字電壓表教學(xué)目標教學(xué)目標u掌握串行掌握串行DAC用法；用法；u完成程序設(shè)計與調(diào)試。完成程序設(shè)計與調(diào)試。任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表利用利用TLC549實現(xiàn)模擬電壓的實時檢測，實現(xiàn)模擬電壓的實時檢測，并將原始電壓值顯示在數(shù)碼管上。并將原始電壓值顯示在數(shù)碼管上。一、任務(wù)說明一、任務(wù)說明任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表1.硬件分析硬件分析（1）芯片簡介）芯片簡介TLC549是美國德州儀器公司生產(chǎn)的是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATA OUT三條口線進

19、行串行接口。具有三條口線進行串行接口。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長17s。一、任務(wù)分析一、任務(wù)分析任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表（2）芯片引腳）芯片引腳SCLK： 串行串行I/O時鐘輸入端。時鐘輸入端。CS： 芯片選用通端。芯片選用通端。SDO： 數(shù)字量輸出端。數(shù)字量輸出端。AIN：模擬信號輸入端。：模擬信號輸入端。REF+、 REF -：基準電壓輸：基準電壓輸入端。入端。任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表（2）芯片工作時序）芯片工作時序CSCS變低，變低，DODO輸出輸出上次上次ADAD轉(zhuǎn)

20、換數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)字量最字量最高位高位每個每個CLOCKCLOCK的的下降沿下降沿讀讀1 1位數(shù)位數(shù)第第8 8個個CLOCKCLOCK的的下降沿后將下降沿后將CSCS置置1 1，再次啟，再次啟動動ADAD轉(zhuǎn)換，此轉(zhuǎn)換，此時時DODO保持高阻保持高阻狀態(tài)狀態(tài)CSCS再次變低，再次變低，DODO輸出上次輸出上次ADAD轉(zhuǎn)換數(shù)字轉(zhuǎn)換數(shù)字量最高位量最高位任務(wù)任務(wù)1 電路圖電路圖任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表2.軟件分析軟件分析整體分析整體分析整體程序應(yīng)該是數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊（整體程序應(yīng)該是數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊（void display()）和）和AD轉(zhuǎn)換模塊（轉(zhuǎn)換模塊（void tlc549(

21、)）的無）的無限循環(huán)。程序結(jié)構(gòu)參照子項目限循環(huán)。程序結(jié)構(gòu)參照子項目1的任務(wù)的任務(wù)2。任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表2.軟件分析軟件分析TLC549工作流程工作流程8次次任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施任務(wù)任務(wù)1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表四、任務(wù)拓展四、任務(wù)拓展利用利用4片片TLC549實現(xiàn)實現(xiàn)4個支路的電壓巡檢。個支路的電壓巡檢。任務(wù)任務(wù)2 四路巡檢電壓表四路巡檢電壓表一、任務(wù)說明一、任務(wù)說明利用利用4片片TLC549實現(xiàn)實現(xiàn)4個支路的電壓巡檢。個支路的電壓巡檢。任務(wù)任務(wù)2 四路巡檢電壓表四路巡檢電壓表二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析1.硬件分析硬件分析4片片TLC549通過各自的通過各自的CS端輪流選中（置零），端輪流選中（置零），任意時刻只有一片任意時刻只有一片549選中，選中的芯片選中，選中的芯片SDO端可以讀