數(shù)字電壓表的設(shè)計制作講義PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1數(shù)字電壓表的設(shè)計制作講義數(shù)字電壓表的設(shè)計制作講義案例引入預(yù)備知識講解電子實物制作與檢測參考與消化示例程序并完成項目程序總結(jié)與提高 學(xué)習(xí)指南 第2頁/共23頁二 案例引入 設(shè)計數(shù)字電壓表，設(shè)計要求如下：設(shè)計數(shù)字電壓表，設(shè)計要求如下：1要求分別采用兩種不同模數(shù)轉(zhuǎn)換的芯片要求分別采用兩種不同模數(shù)轉(zhuǎn)換的芯片ADC0809、TLC2543實現(xiàn)設(shè)計數(shù)實現(xiàn)設(shè)計數(shù)字電壓表。字電壓表。2設(shè)計的數(shù)字電壓表可以測量設(shè)計的數(shù)字電壓表可以測量05V范圍內(nèi)的輸入電壓值，并且通過范圍內(nèi)的輸入電壓值，并且通過4位位LED數(shù)碼管顯示采集的電壓值。數(shù)碼管顯示采集的電壓值。實物照片實物照片第3頁/共23頁三 任務(wù)二知識講解

2、 1.ADC0809芯片知識與使用方法芯片知識與使用方法 ADC0809是一種有是一種有8路模擬輸入、路模擬輸入、8位并行數(shù)字輸出的逐次逼近式位并行數(shù)字輸出的逐次逼近式A/D器件器件。性能性能ADC0809ADC0809主要技術(shù)指標(biāo)和特性主要技術(shù)指標(biāo)和特性（1 1） 分辨率：分辨率：8位；位；（2 2） 轉(zhuǎn)換時間：取決于芯片的時鐘頻率，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時間：取決于芯片的時鐘頻率，轉(zhuǎn)換換1次所需時間；次所需時間；（3 3） 單一電源：單一電源：+5V；（4 4） 模擬輸入電壓范圍：單級性為模擬輸入電壓范圍：單級性為0+5V。第4頁/共23頁2.引腳介紹引腳介紹8路輸入端數(shù)據(jù)輸出端輸入選擇控制端時鐘輸入端，

3、決定轉(zhuǎn)換速率，時頻率50800kHz啟動轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出允許信號地址鎖存允許信號注意注意：理解這些管腳的作用對：理解這些管腳的作用對理解程序語句非常有幫助！理解程序語句非常有幫助！第5頁/共23頁3.ADC0809工作過程工作過程START工作分為工作分為4大步大步每步工作內(nèi)容每步工作內(nèi)容如圖所示如圖所示啟動信號START（6腳）為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)START為上升沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下降沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換START保持低電平EOC當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r，轉(zhuǎn)換結(jié)束OE當(dāng)OE變?yōu)楦唠娖綍r，輸出數(shù)據(jù)1234上升沿高電平信號高電平信號下降沿在轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。第6頁/

4、共23頁4.電路連接圖電路連接圖顯示電路單片機單片機P2口的低口的低4位接位接4個個1K電阻，電阻，4個個PNP三極管，作為數(shù)碼管的位碼輸出，三極管，作為數(shù)碼管的位碼輸出，P0口口與與74LS245的的A1A8相連，相連，B1B8串個串個300歐姆的電阻，作為數(shù)碼管段碼輸出。歐姆的電阻，作為數(shù)碼管段碼輸出。ADC0809的的D0D7與與P3口相接，采集的數(shù)據(jù)通過口相接，采集的數(shù)據(jù)通過P3口傳送給單片機?？趥魉徒o單片機。P1.4P1.7作為作為ADC0809的控制信號端，控制的控制信號端，控制ADC0809的采集工作。的采集工作。第7頁/共23頁5.程序分析程序分析在程序設(shè)計時，由于ADC080

5、9在進行A/D轉(zhuǎn)換時需要有CLK信號，而此時的ADC0809的CLK是接在單片機的P1.4端口上，也就是要求從P1.4端口能夠輸出CLK信號供ADC0809使用。1采用T0定時器中斷方式產(chǎn)生ADC0809所需要的CLK信號，CLK為時鐘輸入信號線，它的取值范圍為10KHz1280KHz，我們這里取值50KHz。根據(jù)定時器的計算公式可得TH0=TL0=0XF6。主程序流程圖揭示程序工作過程第8頁/共23頁2項目源程序：項目源程序：#include#include#define uint unsigned int#define uint unsigned int#define uchar unsi

6、gned char#define uchar unsigned charuchar code uchar code led10=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,led10=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/數(shù)數(shù)碼管顯示碼管顯示0-90-9uint volt; /uint volt; /電壓值測定值電壓值測定值sbit LW1=P23;sbit LW1=P23;sbit LW2=P22;sbit LW2=P22;sbit

7、 LW3=P21;sbit LW3=P21;sbit LW4=P20;/sbit LW4=P20;/定義數(shù)碼管位選腳定義數(shù)碼管位選腳sbit CLK=P14;sbit CLK=P14;sbit START=P15;sbit START=P15;sbit EOC=P16;sbit EOC=P16;sbit OE=P17;/sbit OE=P17;/定義定義ADC0809ADC0809各腳各腳紅色語句是依據(jù)電路連接紅色語句是依據(jù)電路連接定義的，定義這些語句是便于定義的，定義這些語句是便于程序書寫。程序書寫。第9頁/共23頁/函數(shù)名：函數(shù)名：ADC()ADC()/功能：數(shù)模轉(zhuǎn)換程序功能：數(shù)模轉(zhuǎn)換程序

8、/調(diào)用函數(shù)：調(diào)用函數(shù)：/輸入?yún)?shù)：輸入?yún)?shù)：/輸出參數(shù)：輸出參數(shù)：/說明：將轉(zhuǎn)換好的測定值保存在變量說明：將轉(zhuǎn)換好的測定值保存在變量voltvolt中中/ /* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */ /void ADC()void ADC() START=0;START=0;START=1;START=1;START=0;/adSTART=0;/ad開始轉(zhuǎn)換開始轉(zhuǎn)換while(EOC=0); /while(EOC=0); /等待轉(zhuǎn)換等待轉(zhuǎn)換結(jié)束結(jié)束OE=1;OE=

9、1;volt=P3;/volt=P3;/取走轉(zhuǎn)換值取走轉(zhuǎn)換值OE=0;/OE=0;/輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束volt=voltvolt=volt* *196;/196;/轉(zhuǎn)換值處理轉(zhuǎn)換值處理 3紅色語句嚴(yán)格依據(jù)芯片工紅色語句嚴(yán)格依據(jù)芯片工作過程書寫。作過程書寫。將將P3口得到的口得到的A/D轉(zhuǎn)換值通過計算公式轉(zhuǎn)換為正確的電壓值，這是因為項目的滿量轉(zhuǎn)換值通過計算公式轉(zhuǎn)換為正確的電壓值，這是因為項目的滿量程為程為5V，轉(zhuǎn)換分辯率為，轉(zhuǎn)換分辯率為8位即最大值是位即最大值是255，5/255=196mV,即即1代表代表196mV。第10頁/共23頁4/ /* * * * * * * * * * * *

10、 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */ /函數(shù)名：函數(shù)名：timer() interrupt 1timer() interrupt 1/功能：定時中斷功能：定時中斷0 0響應(yīng)程序響應(yīng)程序/說明：為說明：為ADCADC提供時鐘信號提供時鐘信號/ /* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */ /void timer() interrupt 1void timer() interrupt 1 CLK=CLK;/CLK=CLK;/取反取反 產(chǎn)生時鐘產(chǎn)

11、生時鐘信號信號 /主程序主程序void main()void main() EA=1;/EA=1;/開總中斷開總中斷 TMOD=0 x02;/ TMOD=0 x02;/設(shè)定定時計數(shù)工作方設(shè)定定時計數(shù)工作方式式 TH0=0XF6; TH0=0XF6; TL0=0XF6;/ TL0=0XF6;/為定時器初賦值為定時器初賦值 ET0=1;/ ET0=1;/開定時器開定時器0 0中斷中斷 TR0=1; TR0=1; while(1) while(1) ADC();/ ADC();/調(diào)用模數(shù)轉(zhuǎn)換程序調(diào)用模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 display();/ display();/調(diào)用顯示程序調(diào)用顯示程序 采用采用T0定時

12、器中斷方式產(chǎn)生定時器中斷方式產(chǎn)生ADC0809所需要的所需要的CLK信號，信號，CLK為時鐘輸入信號線，為時鐘輸入信號線，我們這里取值我們這里取值50KHz。根據(jù)定時器的計算公式可得。根據(jù)定時器的計算公式可得TH0=TL0=0XF6。第11頁/共23頁 使用并行ADC會限制系統(tǒng)I/O口的功能擴展，采用串行ADC比較適合那些低速采樣而控制管腳又比較多的系統(tǒng)。 TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機I/O資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。 第12頁/共23頁1.TLC2543芯片知識與使用方法芯片知識與使用方法 TL

13、C2543是12位串行A/D轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。四 任務(wù)三知識講解 AIN0AIN10為模擬輸入通道DATA INPUT為串行數(shù)據(jù)輸入端，DATA OUT為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束端，I/O CLK為I/O時鐘端，REF+為正基準(zhǔn)電壓端，REF-為負(fù)基準(zhǔn)電壓端，VCC為電源端，GND為地。為片選端第13頁/共23頁D7D6D5D4D3D2D1D0TLC2543控制字 控制字為從DATA INPUT端串行輸入端8位數(shù)據(jù)，規(guī)定了TLC2543要轉(zhuǎn)換的模擬量通道、轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)長度以及輸出數(shù)據(jù)端格式。高高4位（位（D7D4）決定通道號，對于模擬

14、輸入通道）決定通道號，對于模擬輸入通道0至模擬輸入通道至模擬輸入通道10低低4 4位（位（D3D0D3D0）決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式）決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式其值為其值為00001010，對應(yīng)通道為，對應(yīng)通道為通道通道0通道通道10其中其中D3D3、D2D2決定輸出數(shù)據(jù)長度，決定輸出數(shù)據(jù)長度，0101表示輸出數(shù)據(jù)長度為表示輸出數(shù)據(jù)長度為8 8位位，1111表示輸出數(shù)據(jù)表示輸出數(shù)據(jù)長度為長度為1616位位，其他為，其他為1212位位. .D1D1決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送出，還是低位先送出，為決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送出，還是低位先送出，為0 0表示表示高位先送出高位先送出D0D0決定輸出數(shù)據(jù)是決定輸出數(shù)據(jù)

15、是純正數(shù)純正數(shù)還是還是有負(fù)數(shù)有負(fù)數(shù)，若為，若為純正數(shù)純正數(shù)，該位為，該位為0 0，否則為，否則為1 1。第14頁/共23頁TLC2543工作過程工作過程工作開始，片選端工作開始，片選端CSCS必須先高到低必須先高到低當(dāng)片選當(dāng)片選端端CSCS變變低時低時1212個時鐘信號從個時鐘信號從 CLOCK CLOCK端依次加入端依次加入，控制字從，控制字從DATA INPUTDATA INPUT一位一位在時鐘的上升沿被送入一位一位在時鐘的上升沿被送入TLC2543TLC2543（高位先送入）（高位先送入），同時上一周期轉(zhuǎn)換的結(jié)果數(shù)據(jù)從同時上一周期轉(zhuǎn)換的結(jié)果數(shù)據(jù)從DATA OUTDATA OUT一位一位地

16、移出。一位一位地移出。TLC2543TLC2543收到第收到第4 4個時鐘信號后，通道號已收到，此時個時鐘信號后，通道號已收到，此時TLC2543TLC2543開始對選定通道開始對選定通道的模擬量進行采樣，并保持到第的模擬量進行采樣，并保持到第1212個時鐘的下降沿。個時鐘的下降沿。在第在第1212個時鐘下降沿，個時鐘下降沿，EOCEOC變低，進行變低，進行A/DA/D轉(zhuǎn)換，約需轉(zhuǎn)換，約需10us10us，轉(zhuǎn)換完成后，轉(zhuǎn)換完成后EOCEOC變變高，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個工作周期輸出。高，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個工作周期輸出。第15頁/共23頁2.電路連接圖電路連接

17、圖TLC2543連接電路 單片機的單片機的P1.0、P1.3、P1.4作為作為TLC2543的控制信號端，起到控制的控制信號端，起到控制TLC2543的的采集電壓工作，單片機的采集電壓工作，單片機的P1.1、P1.2分別接分別接TLC2543的的DATA OUT和和DATA INPUT，作為，作為TLC2543串行數(shù)據(jù)線。串行數(shù)據(jù)線。顯示電路與前邊一樣！第16頁/共23頁3.程序分析程序分析 AT89C51單片機通過編程產(chǎn)生串行時鐘，并按時序發(fā)送與接收數(shù)據(jù)位，完成通道方式/通道數(shù)據(jù)的寫入和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換程序是重點。#include#include#define uint unsi

18、gned int#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define uchar unsigned char#define ulong unsigned long#define ulong unsigned longulong volt;/ulong volt;/測量的電壓值測量的電壓值uchar code led10=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,uchar code led10=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/0 x6

19、6,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示0-90-9sbit LW1=P23;sbit LW1=P23;sbit LW2=P22;sbit LW2=P22;sbit LW3=P21;sbit LW3=P21;sbit LW4=P20;/sbit LW4=P20;/定義數(shù)碼管位選腳定義數(shù)碼管位選腳sbit CLK=P13;/sbit CLK=P13;/定義時鐘信號口定義時鐘信號口sbit DIN=P12;/sbit DIN=P12;/定義定義25432543數(shù)據(jù)寫入口數(shù)據(jù)寫入口sbit DOUT=P11;/sbit DOUT=P11;/定義定義254

20、32543數(shù)據(jù)讀取口數(shù)據(jù)讀取口sbit CS=P10;/sbit CS=P10;/定義定義25432543片選信號口片選信號口紅色語句是依據(jù)電路紅色語句是依據(jù)電路連接定義的，定義這些語連接定義的，定義這些語句是便于程序書寫。句是便于程序書寫。1第17頁/共23頁2/函數(shù)名：函數(shù)名：read2543(uchar addr)read2543(uchar addr)/說明：進行說明：進行adad轉(zhuǎn)換將結(jié)果存于轉(zhuǎn)換將結(jié)果存于voltvolt變量中變量中 addr addr為測量為測量位地址位地址void read2543(uchar addr)void read2543(uchar addr) uin

21、t ad=0; uint ad=0; uchar i; uchar i; CLK=0; CLK=0; CS=0;/ CS=0;/啟動啟動25432543 addr=4;/ addr=4;/對地址位預(yù)處理對地址位預(yù)處理 for(i=0;i12;i+)for(i=0;i12;i+) if(DOUT=1)if(DOUT=1)ad=ad|0 x01;/ad=ad|0 x01;/單片機讀取單片機讀取adad數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)DIN=addr&0 x80;/2543DIN=addr&0 x80;/2543讀取測量地址位讀取測量地址位CLK=1;CLK=1;/;/很短的延時很短的延時CLK=0;/CLK=0;/產(chǎn)生時鐘信號產(chǎn)生時鐘信號;addr=1;addr=1;ad=1;/ad=1;ad=1;volt=ad;/volt=ad;/取走轉(zhuǎn)換結(jié)果（是上一個時鐘的結(jié)取走轉(zhuǎn)換結(jié)果（是上一個時鐘的結(jié)果）果）volt=voltvolt