《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目四 AD與DA轉(zhuǎn)換

項(xiàng)目四

A/D與D/A轉(zhuǎn)換

任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器

任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表

知識(shí)測(cè)評(píng)

任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器4.1.1任務(wù)提出

設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的基于DAC0832的LED燈調(diào)光器，本任務(wù)使用兩個(gè)按鍵（一個(gè)加計(jì)數(shù)按鍵，一個(gè)減計(jì)數(shù)按鍵）使單片機(jī)輸出一可調(diào)的數(shù)字量，經(jīng)DAC0832轉(zhuǎn)換后輸出一可調(diào)電壓，驅(qū)動(dòng)LED燈調(diào)光，同時(shí)由顯示單元顯示數(shù)字量的變化。首先設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的DAC0832轉(zhuǎn)換電路，其中顯示電路可利用前所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行記時(shí)計(jì)，并根據(jù)電路圖在完成電路聯(lián)接及根據(jù)本任務(wù)提供的程序調(diào)試電路。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器4.1.2項(xiàng)目分析工作任務(wù)的要求單片機(jī)為控制器，并通過(guò)兩個(gè)按鍵調(diào)節(jié)LED燈的亮度。可以設(shè)計(jì)兩個(gè)獨(dú)立式按鍵連接單片機(jī)的某個(gè)I/O口，通過(guò)單片機(jī)編程來(lái)讀取按鍵的次數(shù)，并由單片機(jī)程序處理后，將這個(gè)按鍵次數(shù)（數(shù)字量）通過(guò)P0口送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，為了使LED燈有足夠的亮度，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)集成運(yùn)算放大器放大后，再連接到LED燈。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器4.1.3相關(guān)知識(shí)

一、D/A轉(zhuǎn)換的基本知識(shí)

D/A轉(zhuǎn)換的基本原理是應(yīng)用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將N位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)換為模擬量并求和，從而實(shí)現(xiàn)將N位數(shù)字量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量。

設(shè)D為N位二進(jìn)制數(shù)字量，UA為電壓模擬量，UREF為參考電壓，無(wú)論A/D或D/A，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

UA=D×UREF/2N

（其中：D=D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）

任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器1．

D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)(1)分辨率分辨率是D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)。如果數(shù)字量的位數(shù)為n，則D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為2-n。這就意味著D/A轉(zhuǎn)換器能對(duì)滿刻度的2-n

輸入量做出反應(yīng)。例如，基準(zhǔn)電壓為5V，那么8位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為5V/256=19.53mV，12位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為1.22mV。(2)精度

D/A轉(zhuǎn)換器的精度定義為實(shí)際輸出電壓或電流與理論值之間的誤差。這是DAC的靜態(tài)指標(biāo)，一般采用采用最小有效位LSB的分?jǐn)?shù)表示，例如±l／2LSB。如果分辨率為20mV。則它的精度是±10mV。例如，滿量程時(shí)的理論輸出值為10V，實(shí)際輸出值是在9.99V~10.01V之間，其轉(zhuǎn)換精度為±10mV。對(duì)于分辨率很高的D/A轉(zhuǎn)換器并不一定具有很高的精度。(3)線性度

D/A轉(zhuǎn)換器的線性度定義為數(shù)字量變化時(shí)，DAC輸出的模擬電壓或電流按比例關(guān)系變化的程度。理想的DAC是線性的，但實(shí)際上有誤差，在0～2n-1的數(shù)字轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，實(shí)際輸出電流或電壓與理論值之間的最大偏差稱為線性誤差。(4)轉(zhuǎn)換時(shí)間當(dāng)輸入至D/A轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制數(shù)發(fā)出變化時(shí)，模擬輸出電壓或電流達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值（即進(jìn)入規(guī)定的精度范圍內(nèi)）所需要的時(shí)間。該指標(biāo)表明了D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。一般來(lái)說(shuō)，電流輸出型DAC的穩(wěn)定時(shí)間是幾微秒，電壓輸出型DAC的穩(wěn)定時(shí)間取決于運(yùn)算放大器的響應(yīng)時(shí)間，通常為幾十微秒。

任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器2．D/A轉(zhuǎn)換器分類

D/A轉(zhuǎn)換器的種類很多，在精度、速度和價(jià)格方面千差萬(wàn)別，按輸出形式分為電流輸出器件和電壓輸出器件，多數(shù)為電流型；按輸入數(shù)字量位數(shù)來(lái)分有8位、10位、12位和16位等；為適應(yīng)各種場(chǎng)合的需要，現(xiàn)在又生產(chǎn)出各種用途的D/A轉(zhuǎn)換器，如雙D/A、4通道D/A及串行D/A轉(zhuǎn)換器等。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器二、51系列單片機(jī)與DAC0832的接口電路

1．

DAC0832芯片簡(jiǎn)介

DAC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8位D/A轉(zhuǎn)換器，與單片機(jī)完全兼容，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣的8位D/A芯片（請(qǐng)?zhí)貏e注意ADC0832與DAC0832的區(qū)別），同系列芯片還有DAC0830、DAC0831。（1）DAC0832主要性能指標(biāo)①分辨率：8位。②輸出電流穩(wěn)定時(shí)間：1μs。③非線性誤差：0.20%FSR。④溫度系數(shù)：2*106/°C。⑤邏輯輸入電平：TTL。⑥功耗：20mW。⑦電源：+5V～+15V。⑧工作方式：雙緩沖、單緩沖、直通。（2）DAC0832的結(jié)構(gòu)與原理DAC0832的原理框圖如圖4-1所示。DAC0832主要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。8位輸入寄存器用于存放主機(jī)送來(lái)的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由ILE、/CS、/WR1控制；8位DAC寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由/WR2、/XFER控制；8位D/A轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來(lái)控制2個(gè)寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器圖4-1DAC0832片內(nèi)結(jié)構(gòu)

（3）DAC0832的引腳功能圖4-2為DAC0832芯片引腳圖。①DI0～DI7：8位數(shù)據(jù)輸入端。②ILE：輸入數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào)，高電平有效。③/CS：片選端，低電平有效。④/WR1：輸入寄存器寫選通信號(hào)，低電平有效。/WR2：DAC寄存器寫選通信號(hào)，低電平有效。⑤XFER：數(shù)據(jù)傳送信號(hào)，低電平有效。⑥IOUT1、IOUT2：電流輸出端。⑦RFB：反饋電流輸入端。⑧UREF：基準(zhǔn)電壓輸入端。⑨Vcc：正電源端；AGND：模擬地；DGND：數(shù)字地。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器圖4-2DAC0832引圖

（4）DAC0832工作方式從圖4-1可以看出，在DAC0832內(nèi)部有兩個(gè)寄存器，輸入信號(hào)要經(jīng)過(guò)這兩個(gè)寄存器才能進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。而控制這兩個(gè)寄存器的控制信號(hào)有5個(gè)：輸入寄存器由ILE、/CS、/WR1控制；DAC寄存器由/WR2、/XFER控制。因此，用軟件指令控制這5個(gè)控制端：ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER，可實(shí)現(xiàn)三種工作方式：

⑴直通工作方式：5個(gè)控制端均有效，直接D/A；⑵單緩沖工作方式：5個(gè)控制端一次選通；

⑶

雙緩沖工作方式：5個(gè)控制端分二次選通。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器2．

DAC0832與單片機(jī)的硬件連接

D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)硬件連接主要考慮兩個(gè)方面：數(shù)字量輸入和外部控制信號(hào)的連接。（1）數(shù)字量輸入端的連接數(shù)字量輸入端的連接從兩方面考慮，一是D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，然后是D/A轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部沒(méi)有輸入鎖存器時(shí)，必須在CPU與D/A轉(zhuǎn)換器之間增設(shè)鎖存器或I/O口；若有輸入鎖存器時(shí)，則可直接連接。DAC0832與單片機(jī)的接口連接時(shí)，只需要將P0口的8位口線與D/A轉(zhuǎn)換器的8位數(shù)字輸入端一一對(duì)應(yīng)連接即可。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器（2）外部控制信號(hào)的連接外部控制信號(hào)主要是片選信號(hào)、寫信號(hào)及啟動(dòng)信號(hào)，此外還有電源及參考電平。DAC0832的片選信號(hào)由地址線或地址譯碼器提供，寫信號(hào)由單片機(jī)的/WR信號(hào)提供，啟動(dòng)信號(hào)一般為片選信號(hào)及寫信號(hào)的合成。連接方式有三種：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。①直通工作方式：所謂直通工作方式就是將DAC0832的兩個(gè)寄存器的5個(gè)控制端均預(yù)先置為有效，使兩個(gè)寄存器都開(kāi)通，處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，只要數(shù)字信號(hào)送到數(shù)據(jù)輸入端DI0～DI7，就立即直接進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換，這種方式主要用于不帶微機(jī)的電路中。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器②單緩沖工作方式所謂單緩沖方式就是使DAC0832的兩個(gè)輸入寄存器中有一個(gè)處于直通方式，而另一個(gè)處于受控的鎖存方式。其指導(dǎo)思想是5個(gè)控制端由單片機(jī)一次選通；在實(shí)際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出，或雖有幾路模擬量但并不要求同步輸出時(shí)，就可采用單緩沖方式。連接如圖4－3所示，DAC0832作為80C51的一個(gè)擴(kuò)展I/O口，地址為7FFFH。80C51輸出的數(shù)字量從P0口輸入到DAC0832的DI0～DI7,μA741將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，RP1調(diào)零，RP2調(diào)滿度。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器圖4-3DAC0832單緩沖工作方式接口電路雙緩沖工作方式所謂雙緩沖方式就是把DAC0832的兩個(gè)鎖存器都接成受控鎖存方式。雙緩沖DAC0832的連接如圖4-4所示。采用地址譯碼輸出分別接CS和XFER來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后再給WR1和WR2提供寫選通信號(hào)，及5個(gè)控制端分二次選通，這樣就完成了兩個(gè)鎖存器都可控的雙緩沖接口方式。在多路D/A轉(zhuǎn)換情況下，若要求同步輸出，就必須采用雙緩沖方式。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器圖4-4DAC0832雙緩沖方式接口電路3．DAC0832的軟件設(shè)計(jì)

例4-1

DAC0832的單緩沖方式接口圖4-5是DAC0832與89S52的單緩沖方式接口。單緩沖方式下，ILE接+5V，始終保持有效。第二寫信號(hào)WR2和傳送允許信號(hào)XFER連接到地，基準(zhǔn)電壓VREF連接到+5V。DAC0832的片信號(hào)CS和單片機(jī)的P2.0相連，可以確定DAC0832的地址為FEFFH。WR1引腳和單片機(jī)的P3.6相連接。這種單緩沖方式適用于只有一路模擬量輸出的場(chǎng)合。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器圖4-5DAC0832與89S52的單緩沖方式接口任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器根據(jù)圖4-5設(shè)計(jì)如下程序，編程輸出一個(gè)鋸齒波電壓信號(hào)#include“reg52.h”#include”absacc.h”#defineDACPORTXBYTE[0XFEFF]Voidmain(void){Unsignedchari;While(1){For(i=0;i<=255;i++)DACPORT=i;}}任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器4.1.4任務(wù)實(shí)施一、基于DAC0832LED燈調(diào)光器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)工作任務(wù)要求設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制的基于DAC0832LED燈調(diào)光器系統(tǒng)電路原理圖如圖4-6所示，本電路由89C51單片機(jī)、、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832、LED顯示電路等組成。DAC0832工作于單緩沖方式，DAC0832的/CS和/XFER接89C51的P2.7，/WR1和/WR2一起接在89C51的WR上，參考電壓為5V，數(shù)據(jù)輸入口與89C51的P0口相連，因DAC0832的輸出信號(hào)形式為電流輸出，為此在DAC0832的輸出端接μA741，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。用該電壓信號(hào)控制LED燈的亮度。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器二、基于DAC0832LED燈調(diào)光器系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)本程序的重點(diǎn)任務(wù)有三個(gè)：（1）DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì)，因?yàn)锳DC0832工作于單緩沖方式，特別要注意它的工作時(shí)序問(wèn)題。（2）鍵盤檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)，由于兩個(gè)按鍵S1、S2分別通過(guò)上拉電阻連接在單片機(jī)的P3.2（/INT0）、P3.3(/INT1)引腳,可以采用查詢和中斷重點(diǎn)兩種方法進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)。鍵盤檢測(cè)程序流程圖如圖4-8所示。（3）鍵盤修改后的數(shù)值送往LED上顯示。這里的顯示電路運(yùn)用的是任務(wù)11的4位LED數(shù)碼管顯示電路。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器主程序的流程圖如圖4-7所示。任務(wù)一制作基于DAC0832的LED燈調(diào)光器開(kāi)始上電檢測(cè)顯示初值0000DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832初始化調(diào)用按鍵子程序得到修改后的數(shù)值調(diào)用顯示子程序顯示改變值NNYYNYYYYS1鍵按下？按鍵消抖轉(zhuǎn)換數(shù)加1S1仍按下？S1釋放否？轉(zhuǎn)換數(shù)值已最大？返回YYYS2鍵按下？按鍵消抖S1仍按下？S1釋放否？轉(zhuǎn)換數(shù)值已最??？YNN轉(zhuǎn)換數(shù)減1圖4-7主程序的流程圖圖4-8按鍵功能檢測(cè)流程圖4.2.1任務(wù)提出設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的基于ADC0832的數(shù)字電壓表，本任務(wù)通過(guò)對(duì)一電位器進(jìn)行電壓采樣，經(jīng)ADC0832轉(zhuǎn)換后輸入給單片機(jī)，單片機(jī)處理后顯示電壓值。通過(guò)本任務(wù)的學(xué)習(xí)，初步掌握模數(shù)轉(zhuǎn)換器件（A/D轉(zhuǎn)換器）的工作原理以及在實(shí)際工作中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)制作ADC0832轉(zhuǎn)換電路板，并根據(jù)電路圖在實(shí)驗(yàn)板上完成電路聯(lián)接及根據(jù)本任務(wù)提供的程序調(diào)試電路，顯示電路采用前面所講授的顯示電路。4.2任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表4.2.2項(xiàng)目分析數(shù)字電壓表是一種用于測(cè)量電壓的儀器，即用于測(cè)量電路某點(diǎn)的電壓，并用數(shù)字的方式顯示電壓的大小。怎么來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？設(shè)計(jì)思路是：首先要用模數(shù)器件（ADC0832芯片）將電路中被測(cè)點(diǎn)的模擬電壓轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，然后將該數(shù)字量送給單片機(jī)處理，將ADC0832轉(zhuǎn)換的數(shù)字量處理成跟模擬電壓值對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示編碼，并通過(guò)數(shù)碼管顯示。任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表4.2.3相關(guān)知識(shí)一、A/D轉(zhuǎn)換的基本知識(shí)

A/D轉(zhuǎn)換的功能是把模擬量電壓轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字量。設(shè)D為N位二進(jìn)制數(shù)字量，UA為電壓模擬量，UREF為參考電壓，無(wú)論A/D或D/A，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

UA=D×UREF/2N

（其中：D=D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）

任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表4.2.3相關(guān)知識(shí)一、A/D轉(zhuǎn)換的基本知識(shí)

A/D轉(zhuǎn)換的功能是把模擬量電壓轉(zhuǎn)換為N位數(shù)字量。設(shè)D為N位二進(jìn)制數(shù)字量，UA為電壓模擬量，UREF為參考電壓，無(wú)論A/D或D/A，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

UA=D×UREF/2N

（其中：D=D0×20+D1×21+…+DN-1×2N-1）

（1）量化誤差。量化誤差是指零點(diǎn)和滿度校準(zhǔn)后，在整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)的最大誤差。如8位A/D轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓VREF=5．12V時(shí)，1LSB=20mV，其量化誤差為1／2LSB=10mV

（2）

轉(zhuǎn)換時(shí)間。指A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間。ADC能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度，即在

ls內(nèi)完成轉(zhuǎn)換的次數(shù)叫做轉(zhuǎn)換速率。轉(zhuǎn)換時(shí)間是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。轉(zhuǎn)換時(shí)間越短，適應(yīng)輸入信號(hào)快速變化能力越強(qiáng)。任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表2．A/D轉(zhuǎn)換器分類

A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，在精度、速度和價(jià)格方面千差萬(wàn)別，按轉(zhuǎn)換原理形式可分為逐次逼近式、雙積分式和V/F變換式；按信號(hào)傳輸形式可分為并行A/D和串行A/D。

雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，一般精度高，對(duì)周期變化干擾信號(hào)積分為零，因而具有抗干擾性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)換速度慢。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)換速度上同雙積分型相比要快得多，精度較高(例如12位及12位以上的)，價(jià)格較高。V/F變換型A/D轉(zhuǎn)換器，突出優(yōu)點(diǎn)是高精度，其分辨率可達(dá)16位以上，價(jià)格低廉，但轉(zhuǎn)換速度不高。

A/D轉(zhuǎn)換器的種類繁多，特性各異，從中選擇適當(dāng)?shù)男酒瑫r(shí)，首先要根據(jù)用戶需要，合理選擇轉(zhuǎn)換速度、精度及分辨率以滿足設(shè)計(jì)任務(wù)所要求的技術(shù)指標(biāo)。但要注意到，一般情況下，位數(shù)愈多，精度愈高，其轉(zhuǎn)換的時(shí)間越長(zhǎng)。如果高速度又高精度，則芯片價(jià)格越高。任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表二、51系列單片機(jī)與串行ADC0832的接口電路1．ADC0832芯片簡(jiǎn)介（1）ADC0832的主要特點(diǎn)ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(Nationa1Semicondutor)生產(chǎn)的具有Microwire/Plus串行接口的8位逐次逼近A／D轉(zhuǎn)換器，可通過(guò)三線接口與單片機(jī)連接。具有輸入可配置的多通道多路器和串形輸入輸出方式。其多路器可由軟件配置為單端或差分輸入，也可以配置為偽差分輸入。另外，其輸入基準(zhǔn)電壓大小可以調(diào)整。在全8位分辨率下，它允許任意小的模擬電壓編碼間隔。由于ADC0832采用的是串行輸入結(jié)構(gòu)，因此封裝體積小，可節(jié)省51系列單片機(jī)I/0資源，價(jià)格也較適中。其主要特點(diǎn)如下：8位分辨率；易于和微處理器接口或獨(dú)立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通2輸入通道；單5V供電，輸入范圍為0～5V；輸入和輸出與TTL、CMOS電平兼容；時(shí)鐘頻率為250kHz時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μs；任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表圖4-9ADC0832引腳圖（2）ADC0832的引腳功能圖4-9為ADC0832芯片引腳。l

VDD、VSS：電源接地端，VDD同時(shí)兼任UREF；l

CS：片選端，低電平有效；l

DI：數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端；l

DO：數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端；l

CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，要求低于600KHz；CH0、CH1：模擬信號(hào)輸入端（雙通道）；

任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表（3）ADC0832的通道選擇

ADC0832工作時(shí)，選擇哪個(gè)模擬通道，取決于輸入時(shí)序中的配置位。同時(shí)，配置位也決定了輸入是單端輸入還是差分輸入。當(dāng)輸入是差分時(shí)，要分配輸入通道的極性；兩個(gè)輸入通道的任一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極。ADC0832的配置位邏輯表如表4-2所列。表4-2中：+表示輸入通道的端點(diǎn)為正極性，一表示輸入通道的端點(diǎn)為負(fù)極性，H或L表示高、低電平。輸入配置位時(shí)，高位在前，低位在后。表4-2ADC0832配置位及通道選擇配置位

通道選擇

CH0CH1LL

＋－LH－＋HL＋HH

＋

任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表（4）ADC0832轉(zhuǎn)換工作時(shí)序ADC0832串行A/D轉(zhuǎn)換工作時(shí)序如圖4-10所示。由時(shí)序可以看出，其工作時(shí)序分兩個(gè)階段，第一階段為起始和通道配置，由CPU發(fā)送，從ADC0832DI端輸入；第二階段為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出，由ADC0832從D0端輸出，CPU接收。任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表2．ADC0832與單片機(jī)的硬件連接

電路如圖4-11所示，單片機(jī)8051與ADC0832僅用三根線進(jìn)行連接，單片機(jī)的P1.2接ADC0832的片選信號(hào)，P1.1用于產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘CLK，P1.0為一個(gè)雙向I/O口位，與DI、DO端連接在一起，可用于對(duì)模擬輸入進(jìn)行配置及輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。根據(jù)ADC0832的特點(diǎn)，DI端在接受主機(jī)起始和通道配置信號(hào)后關(guān)斷，直至/CS再次出現(xiàn)下跳變，DO端在DI端有效期間始終處于三態(tài)，因此DI端和DO端可與P1.0端連接在一起，不會(huì)引起沖突。這里，模擬信號(hào)以單端方式輸入，參考電壓為5V，即A／D模擬量的輸入范圍為0～5V任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表3．ADC0832軟件設(shè)計(jì)

A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在工作時(shí)單片機(jī)將通過(guò)編程產(chǎn)生串行時(shí)鐘脈沖，并按時(shí)序發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，以完成通道方式、通道數(shù)據(jù)的寫入和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。由于多通道轉(zhuǎn)換過(guò)程（即啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換、讀出、再啟動(dòng)重復(fù)），每轉(zhuǎn)換一次的過(guò)程只是通道設(shè)置不同。由表17-1可知，輸入通道CH0的轉(zhuǎn)換配置位為10B，輸入通道CH1的轉(zhuǎn)換配置位為11B。在程序中用累加器A，帶進(jìn)位的右循環(huán)移位指令RRC和帶進(jìn)位的左循環(huán)移位指令RLC來(lái)模擬SPI移位寄存器的操作。具體方法是：先將起始位和配置位送入累加器A中，然后用RRC指令將累加器的最低位(LSB)移入進(jìn)位C中，再將C中的數(shù)據(jù)經(jīng)P1.0傳輸給ADC0832，從而完成送起始位和配置位。由P1.1位先低后高的翻轉(zhuǎn)來(lái)提供第一個(gè)CLOCK脈沖，然后將轉(zhuǎn)換結(jié)果最高位經(jīng)P1.0讀人c位中，再使用RLC指令將c位中的數(shù)據(jù)移人累加器A中，重復(fù)7次這樣的時(shí)序，便完成轉(zhuǎn)換結(jié)果高8位的接收。這里只給出單通道A/D轉(zhuǎn)換程序：任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表4.2.4任務(wù)實(shí)施一、

基于ADC0832數(shù)字電壓表硬件電路設(shè)計(jì)選用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832，并用其CH0通道作為模擬信號(hào)的輸入通道（此處接電壓表的探頭），轉(zhuǎn)換所得數(shù)字量由數(shù)據(jù)端DO輸出到單片機(jī)AT89S51的P1.0，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換的數(shù)量進(jìn)行處理，最后將測(cè)得的電壓值顯示在LED數(shù)碼管顯示器上。因ADC0832是串行接口，故單片機(jī)與ADC0832僅用三根線進(jìn)行連接，單片機(jī)的P1.2接ADC0832的片選信號(hào)/CS，P1.1用于產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘CLK，P1.0為一個(gè)雙向I/O口位，與DI、DO端連接在一起，可用于對(duì)模擬輸入進(jìn)行配置及輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。這三根控制及數(shù)據(jù)線通過(guò)3位單排針J1與實(shí)驗(yàn)板基板的單排座連接。為了便于教學(xué)及學(xué)生調(diào)試電路，用滑動(dòng)變阻器的輸出PR_IN作為模擬電壓信號(hào)輸入，同時(shí)也可以通過(guò)J2的跳線選擇外部探針輸入的模擬電壓信號(hào)。用跳線帽連接J2的2-3腳時(shí)，CH0通道模擬信號(hào)來(lái)自滑動(dòng)變阻器的PR_IN，當(dāng)跳線帽連接J2的1-2腳時(shí)，CH0通道模擬信號(hào)來(lái)自外部探針。根據(jù)ADC0832的特點(diǎn)，被測(cè)的模擬電壓范圍為0-5V。測(cè)量所得的電壓值用本書(shū)制作的數(shù)碼管顯示電路顯示。該電路模塊是通過(guò)單排針跟實(shí)驗(yàn)板基板上的單排座與單片機(jī)對(duì)應(yīng)的I/O口及電源相連，焊接時(shí)應(yīng)注意單排針布局的位置。任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表圖4-11數(shù)字電壓表模塊電路原理圖任務(wù)二制作基于ADC0832的數(shù)字電壓表二、基于ADC0832的數(shù)字電壓表的程序設(shè)計(jì)本程序的重點(diǎn)任務(wù)有三個(gè)：（1）