可自動(dòng)切換量程的數(shù)字電壓表

./可自動(dòng)切換量程的數(shù)字電壓表實(shí)驗(yàn)任務(wù)制作可調(diào)量程的電壓表,通過(guò)繼電器調(diào)節(jié)電壓表的量程,使電壓在0V~200mV,200mV~2V之間轉(zhuǎn)換。各個(gè)芯片的資料1、ADC0832ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。該芯片具有體積小,兼容性,性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。ADC0832具有以下參數(shù)：8位分辨率；雙通道A/D轉(zhuǎn)換；輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；5V電源供電時(shí)輸入電壓在0~5V之間；工作頻率為250KHZ,轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS；一般功耗僅為15mW；8P、14P—DIP〔雙列直插、PICC多種封裝；商用級(jí)芯片溫寬為0°Cto+70°C,工業(yè)級(jí)芯片溫寬為?40°Cto+85°C；芯片接口說(shuō)明：CS_片選使能,低電平芯片使能。CH0模擬輸入通道0,或作為IN+/-使用。CH1模擬輸入通道1,或作為IN+/-使用。GND芯片參考0電位〔地。DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸入,選擇通道控制。DO數(shù)據(jù)信號(hào)輸出,轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。CLK芯片時(shí)鐘輸入。Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入〔復(fù)用。單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理：正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線,分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的,所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平,此時(shí)芯片禁用,CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí),須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作,同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖,DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平,表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能,當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為"1"、"0"時(shí),只對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為"1"、"1"時(shí),只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為"0"、"0"時(shí),將CH0作為正輸入端IN+,CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為"0"、"1"時(shí),將CH0作為負(fù)輸入端IN-,CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用,此后DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7,隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0,一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù),即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù),到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成,也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片,直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時(shí),可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大圍之,從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是,在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí),如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。2、74HC57374HC573和74LS373原理一樣,8數(shù)據(jù)鎖存器。主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制OE：output_enable,輸出使能;LE：latch_enable,數(shù)據(jù)鎖存使能,latch是鎖存的意思;Dn：第n路輸入數(shù)據(jù);On：第n路輸出數(shù)據(jù);〔1真值表DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQoXXHZ第四行：當(dāng)OE＝1是,無(wú)論Dn、LE為何,輸出端為高阻態(tài);第三行：當(dāng)OE＝0、LE＝0時(shí),輸出端保持不變;第二行第一行：當(dāng)OE＝0、LE＝1時(shí),輸出端數(shù)據(jù)等于輸入端數(shù)據(jù);在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)：a．OE＝0;b．先將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的口線上輸出到Dn;c．再將LE從0->1->0d．這時(shí),你所需要輸出的數(shù)據(jù)就鎖存在On上了,輸入的數(shù)據(jù)在變化也影響不到輸〔2高阻態(tài)輸出既不是高電平,也不是低電平,而是高阻抗的狀態(tài);在這種狀態(tài)下,可以多個(gè)芯片并聯(lián)輸出;但是,這些芯片中只能有一個(gè)處于非高阻態(tài)狀態(tài),否則會(huì)將芯片燒毀;〔3數(shù)據(jù)鎖存當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時(shí),在芯片的輸出端,數(shù)據(jù)仍然保持;〔4數(shù)據(jù)緩沖加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。3、74HC245總線驅(qū)動(dòng)器,典型的TTL型三態(tài)緩沖門(mén)電路。由于單片機(jī)等CPU的數(shù)據(jù)／地址／控制總線端口都有一定的負(fù)載能力,如果負(fù)載超過(guò)其負(fù)載能力,一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器。另外,也可以使用74HC244等其他電路,74HC244比74HC245多了鎖存器。第1腳DIR,為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用,DIR="1"高電平時(shí)信號(hào)由"A"端輸入"B"端輸出,DIR="0"低電平時(shí)信號(hào)由"B"端輸入"A"端輸出。第2~9腳"A"信號(hào)輸入輸出端,A1=B1……A8=B8,A1與B1是一組,如果DIR="1"OE="0"則A1輸入B1輸出,其它類同。如果DIR="0"OE="0"則B1輸入A1輸出,其它類同。第11~18腳"B"信號(hào)輸入輸出端,功能與"A"端一樣,不再描述。第19腳OE,使能端,若該腳為"1"A/B端的信號(hào)將不導(dǎo)通,只有為"0"時(shí)A/B端才被啟用,該腳也就是起到開(kāi)關(guān)的作用。第10腳GND,電源地。第20腳VCC,電源正極硬件電路圖硬件電路分析硬件電路大體可以分為四個(gè)模塊：量程選擇模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)碼顯示模塊、單片機(jī)及其外圍電路。量程選擇模塊：由可調(diào)輸入電源、繼電器、運(yùn)算放大器和限壓電路組成。可調(diào)電源由負(fù)載5V電壓的滑動(dòng)變阻器構(gòu)成,調(diào)節(jié)觸頭即可改變輸入運(yùn)放"+"端的電壓。繼電器的作用就是通過(guò)開(kāi)關(guān)的變換以改變接入運(yùn)放"-"端和輸出端的電阻,及通常所稱的"Rf"檔位的選擇也是以此為硬件基礎(chǔ)的。繼電器的電磁鐵一端接+5V電源,另一端則接在NPN型三極管的集電極。三極管的基極則與單片機(jī)的P1.2.相連,其間有一個(gè)5KΩ的電阻,是三極管工作在截止區(qū)或飽和區(qū),避免工作在放大曲。借助軟件設(shè)計(jì),改變P1.2的電平即可控制繼電器的工作狀態(tài),進(jìn)而改變接入電壓的放大倍數(shù),從而達(dá)到改變檔位的要求。AD轉(zhuǎn)換模塊：鉗位保護(hù)電路是為了防止電壓超過(guò)ADC0832的正常轉(zhuǎn)換電壓而設(shè)計(jì)的。ADC0832進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,其具體的工作原理和控制方法在元器件的介紹中將詳細(xì)敘述。數(shù)碼顯示模塊：由三個(gè)八段數(shù)碼管、兩片數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片74HC245和一片鎖存和緩沖芯片74HC573以及單片機(jī)P0口〔字形、P1.5、P1.6、P1.7〔字位構(gòu)成。單片機(jī)及外圍電路：包括：?jiǎn)纹瑱C(jī),6MHZ晶振,復(fù)位電路,電源和一些為使單片機(jī)正常工作的相應(yīng)連接。工作原理調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器給運(yùn)放正端輸入一電壓〔<2V,該電壓通過(guò)運(yùn)放放大后接入ADC0832,ADC0832在軟件設(shè)定下對(duì)放大后的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,得到對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼,再借助于軟件判斷,對(duì)該電壓進(jìn)行合適的檔位選擇〔0~0.2V選用25倍檔位；0~2V選用2.5倍檔位。選用合適的檔位得到正確的二進(jìn)制碼后,進(jìn)行BCD轉(zhuǎn)換,然后通過(guò)數(shù)碼顯示電路讀出被測(cè)電壓的值。程序流程圖程序包括變量聲明部分、主程序、各功能處理子程序〔AD轉(zhuǎn)換子程序、檔位選擇子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序、數(shù)碼管顯示子程序主程序調(diào)AD轉(zhuǎn)換子程序調(diào)AD轉(zhuǎn)換子程序開(kāi)始調(diào)BCD碼轉(zhuǎn)換子程序調(diào)數(shù)碼管顯示子程序調(diào)檔位選擇子程序返回各功能處理子程序AD轉(zhuǎn)換子程序〔見(jiàn)下頁(yè)：R7-1=0？將A中數(shù)據(jù)送30HR7-1=0？將A中數(shù)據(jù)送30HA左移一位將Cy中數(shù)據(jù)送ACC.0利用Cy存串行數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換〔配合時(shí)鐘置轉(zhuǎn)換位數(shù)R7為8選擇模擬量輸入通道〔配合時(shí)鐘給片選端置低電平開(kāi)始返回主程序檔位選擇子程序〔見(jiàn)下頁(yè)：高位=1?高位=1?〔30H=#19H?Cy=1?開(kāi)始Cy清零返回主程序返回AD轉(zhuǎn)換子程序P1.2置高電平,換0~0.2V檔〔30H=#0FFH?P1.2置低電平,換0~2V檔YNNYYYNNBCD碼轉(zhuǎn)換子程序：開(kāi)始開(kāi)始將30H中數(shù)據(jù)送AA中數(shù)據(jù)乘以200A/100后的余數(shù)在/10存40H高八位存A返回主程序存41H商存42H余數(shù)/100顯示子程序開(kāi)始開(kāi)始關(guān)顯示40H中數(shù)據(jù)送A作字形偏移量字形表首地址送DPTR根據(jù)A+DPTR取字形送P0口P1.5置低電平