項目2 數(shù)字電壓表設計與調試

項目2

數(shù)字電壓表設計與調試

子項目1

并行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表子項目2

串行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表項目2

數(shù)字電壓表設計與調試子項目1并行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表教學目標掌握ADC0808用法；完成程序設計與調試。任務1十六進制顯示電壓表利用單片機控制ADC0808，對變阻器電壓進行實時數(shù)據采集，并將電壓數(shù)據按照兩位十六進制形式顯示在數(shù)碼管上。一、任務說明任務1十六進制顯示電壓表1.硬件分析（1）關于ADC0808*概述：ADC0808是8位8模擬量輸入通道的逐次逼近型A/D轉換器。8通道多路轉換器能直接連通8個單端模擬信號中的任何一個,輸出8位二進制數(shù)字量。二、任務分析任務1十六進制顯示電壓表*ADC0808的引腳ADDCADDBADDA通道000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7任務1十六進制顯示電壓表ADC0808為28腳雙列直插式封裝，各引腳功能如下：IN0~IN7：8路模擬量輸入端，信號電壓范圍為0～5V。ADDA、ADDB、ADDC：模擬輸入通道地址選擇線，其8種編碼分別對應IN0～IN7。ALE：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A、B、C地址狀態(tài)鎖存至地址寄存器。START：A/D轉換啟動信號，其下降沿啟動內部控制邏輯開始A/D轉換。EOC：A/D轉換結束信號，當進行A/D轉換時，EOC輸出低電平，轉換結束后，EOC引腳輸出高電平，可作中斷請求信號或供CPU查詢。任務1十六進制顯示電壓表OUT1~OUT8：8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A/D轉換后的8位數(shù)據送出。CLOCK：時鐘輸入端，它決定A/D轉換器的轉換速度，其頻率范圍為10～1280KHz，500KHz時對應轉換速度約為128us。VREF(+)、VREF(-)：內部D/A轉換器的參考電壓輸入端。Vcc：+5V電源輸入端，GND為接地端地。一般REF(十)與VCC連接在一起，REF(一)與GND連接在一起。任務1十六進制顯示電壓表*ADC0808的工作過程選擇模擬量輸入通道ALE、START置1START清0，啟動AD轉換判斷EOC信號轉換完成，OE置1讀取數(shù)字量OE清0EOC=0EOC=1任務1電路圖共陽極數(shù)碼管500K信號源generators滑線變阻器POT-HG電位器（參照）模擬量通道1任務1十六進制顯示電壓表任務要求對變阻器電壓進行實時采集和顯示，設計的程序應該不斷將采集到的模擬電壓轉換為數(shù)字量并按照兩位十六進制數(shù)顯示在數(shù)碼管上。

所以程序應該是數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊（voiddisplay()）和AD轉換模塊（voidadc0808()）的無限循環(huán)。2.軟件分析任務1十六進制顯示電壓表#include“reg51.h“//51單片機頭文件

sbitADDA=P2^0;//定義關鍵引腳sbitADDB=P2^1;sbitADDC=P2^2;sbitSTART=P2^3;sbitOE=P2^4;sbitEOC=P2^5;unsignedchardat=0;//數(shù)字量電壓值unsignedcharseg[16]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};//共陽極七段碼0~f2.軟件分析—變量定義部分任務1十六進制顯示電壓表voiddisplay()//2位動態(tài)顯示子函數(shù){ unsignedchark; P3=0x01;//通過P3口選中個位數(shù)碼管

P1=seg[dat%16];//電壓值對16取余，余數(shù)就是個位顯示值，//從數(shù)組seg中取對應的七段碼送字型口P1

for(k=0;k<150;k++);//總線延時

P3=0x02;//通過P3口選中十位數(shù)碼管

P1=seg[dat/16];//電壓值除以16，商就是十位顯示值，從數(shù)//組seg中取對應的七段碼送字型口P1

for(k=0;k<150;k++);//總線延時}2.軟件分析—數(shù)碼管動態(tài)顯示部分任務1十六進制顯示電壓表2.軟件分析—AD轉換部分選擇模擬量輸入通道ALE、START置1START清0，啟動AD轉換判斷EOC信號轉換完成，OE置1讀取數(shù)字量OE清0EOC=0EOC=1任務1十六進制顯示電壓表voidmain()//主函數(shù){ while(1) { display(); adc0808(); }}2.軟件分析—主函數(shù)任務1十六進制顯示電壓表三、任務實施步驟1：在Proteus軟件中建立仿真電路文件。步驟2：在Keil中設計AD轉換部分程序，匯編無誤后，生成目標文件（.HEX）。步驟3：在Proteus軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評價。步驟5：編制項目報告。任務1十六進制顯示電壓表四、任務拓展顯示原始電壓值，例如2.25V。任務2原始電壓顯示電壓表利用單片機控制ADC0808，對變阻器電壓進行實時數(shù)據采集，并將原始電壓數(shù)據顯示在數(shù)碼管上，如2.25。一、任務說明任務2原始電壓顯示電壓表1.原始電壓值求取思路（以2.25V為例）變阻器電壓經過ADC0808轉換之后得到數(shù)字量dat=2.25*255/5=115=73H將dat(73H)轉化回原始電壓2.25V有兩種方法（1）dat除以51（255/5=51），即115/51=2.25（2）dat乘以分辨率(5/255=0.0196)，即115*0.00196=2.25

二、任務分析任務2原始電壓顯示電壓表2.原始電壓值轉換程序無論哪一種方法都需要編程取出個位、十分位和百分位的顯示值2、2、5，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。

因此先定義顯示代碼數(shù)組chardis[3]，分別存放個位、十分位和百分位的顯示值。（1）dat除以51dis[2]

=數(shù)字量dat對51取商（個位）dis[1]

=上次運算的余數(shù)擴大十倍再對51取商（十分位）dis[0]

=上次運算的余數(shù)擴大十倍再對51取商（百分位）任務2原始電壓顯示電壓表（2）dat乘以分辨率直接乘以0.0196得到2.25，不方便取顯示值，應乘以1.96，得到225，然后取顯示值。因此先定義變量int

vol;vol=dat*1.96;或者vol=dat*500.0/255;dis[2]

=vol對100取商（個位）dis[1]

=vol對100取余再除以10（十分位）dis[0]

=vol對10取余（百分位）任務2原始電壓顯示電壓表3.電壓值的顯示

選中右側數(shù)碼管（百分位）P1=seg[dis[0]];總線延時選中中間數(shù)碼管（十分位）P1=seg[dis[1]];總線延時選中左側數(shù)碼管（個位）P1=seg[dis[2]]&0x7f;總線延時電壓值個位顯示值的七段碼跟01111111相與清零最高位（字段dp）點亮小數(shù)點任務2原始電壓顯示電壓表三、任務實施步驟1：在Proteus軟件中調用任務1仿真電路文件。步驟2：修改顯示函數(shù)，匯編無誤后，生成目標文件（.HEX）。步驟3：在Proteus軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評價。步驟5：編制項目報告。任務2原始電壓顯示電壓表四、任務拓展1.如何實現(xiàn)4位電壓顯示（增加千分位）？2.如何實現(xiàn)多路電壓巡回檢測？任務3八路巡檢電壓表一、任務說明利用單片機控制ADC0808完成八路模擬量電壓循環(huán)檢測并顯示。

數(shù)碼管最高位顯示模擬量支路編號，其余3位顯示支路電壓原始值每秒切換檢測支路。任務3八路巡檢電壓表二、任務分析1.硬件分析在任務1的電路中添加另外7個模擬量電壓輸入量，使得ADC0808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。任務3電路圖支路編號電壓值任務3八路巡檢電壓表2.軟件分析-整體分析利用定時器定時1秒，主函數(shù)完成定時器和中斷初始化后，不斷重復調用顯示子函數(shù)和AD轉換子函數(shù)。

每到1秒，在中斷服務子函數(shù)中修改支路編號，完成新支路的電壓轉換和顯示。任務3八路巡檢電壓表2.軟件分析-函數(shù)構成主函數(shù)定時器中斷初始化循環(huán)調用顯示和轉換子函數(shù)顯示最高位顯示支路編號低3位顯示原始電壓值AD轉換去掉輸入通道選擇部分從啟動ADC0808開始中斷服務每過50ms打斷主函數(shù)自動進入中斷服務子函數(shù)累計20次中斷，實現(xiàn)定時1秒每秒修改支路編號，編號0-7循環(huán)支路編號判斷根據支路編號完成ADC0808通道定義任務3八路巡檢電壓表2.軟件分析-變量定義新定義無符號字符型全局變量count（統(tǒng)計中斷次數(shù)）、number（存放支路編號）。任務3八路巡檢電壓表2.軟件分析-主函數(shù)定時器工作方式定義定時50ms，定時器初值填裝開中斷啟動定時器變量count、number清零調用顯示子函數(shù)display();調用轉換子函數(shù)adc0808();無限循環(huán)TMOD=?TH0=?TL0=?ET0=?EA=?TR0=?任務3八路巡檢電壓表2.軟件分析-定時中斷服務子函數(shù)重裝定時器初值中斷次數(shù)加1中斷次數(shù)是否第21次中斷次數(shù)清零支路編號加1支路編號是否為8支路編號清零中斷返回否否任務3八路巡檢電壓表2.軟件分析-支路編號判斷子函數(shù)如果支路編號等于0，ADC0808選擇通道0如果支路編號等于1，ADC0808選擇通道1如果支路編號等于2，ADC0808選擇通道2如果支路編號等于3，ADC0808選擇通道3如果支路編號等于4，ADC0808選擇通道4如果支路編號等于5，ADC0808選擇通道5如果支路編號等于6，ADC0808選擇通道6如果支路編號等于7，ADC0808選擇通道7任務3八路巡檢電壓表三、任務實施步驟1：在Proteus軟件中調用任務1仿真電路文件，添加模擬量支路。步驟2：對照分析修改各函數(shù)，匯編無誤后，生成目標文件（.HEX）。步驟3：在Proteus軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評價。步驟5：編制項目報告。任務3八路巡檢電壓表四、任務拓展利用6位數(shù)碼管顯示8路巡檢電壓，如下圖所示項目2

數(shù)字電壓表設計與調試子項目2串行ADC實現(xiàn)數(shù)字電壓表教學目標掌握串行DAC用法；完成程序設計與調試。任務1

原始電壓顯示電壓表利用TLC549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。一、任務說明任務1

原始電壓顯示電壓表1.硬件分析（1）芯片簡介TLC549是美國德州儀器公司生產的8位串行A/D轉換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATAOUT三條口線進行串行接口。具有4MHz片內系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉換時間最長17μs。一、任務分析任務1

原始電壓顯示電壓表（2）芯片引腳SCLK：串行I/O時鐘輸入端。CS：芯片選用通端。SDO：數(shù)字量輸出端。AIN：模擬信號輸入端。REF+、REF-：基準電壓輸入端。任務1

原始電壓顯示電壓表（2）芯片工作時序CS變低，DO輸出上次AD轉換數(shù)字量最高位每個CLOCK的下降沿讀1位數(shù)第8個CLOCK的下降沿后將CS置1，再次啟動AD轉換，此時DO保持高阻狀態(tài)CS再次變低，DO輸出上次AD轉換數(shù)字量最高位任務1電路圖任務1

原始電壓顯示電壓表2.軟件分析—整體分析整體程序應該是數(shù)碼管動態(tài)顯示模塊（voiddisplay()）和AD轉換模塊（voidtlc549()）的無限循環(huán)。程序結構參照子項目1的任務2。任務1

原始電壓顯示電壓表2.軟件分析—TLC549工作流程CS置0dat左移1位將SDO的值送datSCLK下降沿CS置18次任務1

原始電壓顯示電壓表三、任務實施步驟1：在Proteus軟件中完成仿真電路文件。步驟2：參照ADC0808任務2完成程序，匯編無誤后，生成目標文件（.HEX）。步驟3：在Proteus軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評價。步驟5：編制項目報告。任務1

原始電壓顯示電壓表四、任務拓展利用4片TLC549實現(xiàn)4個支路的電壓巡檢。任務2

四路巡檢電壓表一、任務說明利用4片TLC549實現(xiàn)4個支路的電壓巡檢。任務2

四路巡檢電壓表二、任務分析1.硬件分析4片TLC549通過各自的CS端輪流選中（置零），任意時刻只有一片549選中，選中的芯片SDO端可以讀數(shù)，其余三個芯片SDO端輸出為高阻狀態(tài)（Z狀態(tài)），因此可以采用以下接線方法：4個芯片的CS端采用獨立連接4個芯片的SCLK共用4個芯片的SDO端構成單向數(shù)據總線

當EN1、EN2、EN3輪流為高電平1，且任何時刻只能有一個三態(tài)輸出門工作時，則輸入信號A1B1、A2B2、A3B3輪流以與非關系將信號送到總線上，而其它三態(tài)輸出門由于EN=0而處于高阻狀