精校版用lcd1602和adc0808设计的数字电压表.docx

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精校版用lcd1602和adc0808设计的数字电压表

（完整word版）用lcd1602和adc0808设计的数字电压表

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学习情境6—数字电压表的设计

之用lcd1602和adc0808设计的数字电压表

☆点名，复习

1、ADC0832的引脚及其功能，以及与单片机的硬件连接？

引言：

数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号,通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表.较之于一般的模拟电压表,数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。

数字电压表的核心部件是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。

一般说来,A/D转换的方式可分为两类：

积分式和逐次逼近式。

积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。

根据转化的中间量不同，它又分为U—T（电压—时间）式和U-F（电压-频率）式两种.

逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式,根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。

斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。

在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。

本设计以AT89C51单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0808、液晶显示器LCD1602为主体，构造了一款简易的数字电压表,能够测量1路0～5V直流电压，最小分辨率0.02V。

☆新课讲授

6。

2基于LCD1602和ADC0808设计的数字电压表

逐次逼近型A/D转换器属于直接型A/D转换器，它能把输入的模拟电压直接转换为输出的数字代码,而不需要经过中间变量。

主要由比较器、环形分配器、控制门、寄存器与D/A转换器组成。

6。

2．1ADC0808简介

1、主要技术指标和特性

（1）分辨率：

8位。

（2）总的不可调误差：

ADC0808为±

LSB，ADC0809为±1LSB。

（3）转换时间:

取决于芯片时钟频率,如CLK=500kHz时，TCONV=128μs。

（4）单一电源:

+5V。

（5）模拟输入电压范围：

单极性0～5V；双极性±5V,±10V（需外加一定电路）.

（6）具有可控三态输出缓存器。

（7）启动转换控制为脉冲式（正脉冲）,上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。

（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。

2、ADC0808引脚功能

图6—2—1ADC0808引脚图

（1）IN0～IN7--8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路.

（2）D7～D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接.8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位.

（3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号,ADDA为低位,ADDC为高位。

地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。

（4）VR（+）、VR（-）——正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。

在单极性输入时，VR（+）=5V,VR（-）=0V;双极性输入时，VR（+）、VR（-）分别接正、负极性的参考电压。

表6-1-1地址信号与选中通道的关系

地址

选中通道

ADDC

ADDB

ADDA

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

IN0

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

（5）ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。

当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。

在使用时，该信号常和START信号连在一起,以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。

（6）START——A/D转换启动信号，正脉冲有效。

加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换.如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止,重新从头开始转换。

（7）EOC—-转换结束信号，高电平有效。

该信号在A/D转换过程中为低电平,其余时间为高电平。

该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。

在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。

（8）OE——输出允许信号，高电平有效。

当微处理器送出该信号时,ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走.在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。

3、ADC0808内部结构图

逐次逼近型A/D转换器ADC0808由八路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、D/A转换器、寄存器、控制电路和三态输出锁存器等组成。

其内部结构如图4所示。

图6-2-2ADC0808内部结构

4、工作时序与使用说明

图6-2—3ADC0808工作时序

ADC0808/0809的工作时序如图11.21所示。

当通道选择地址有效时,ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后（或与ALE同时）出现。

START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2μs加8个时钟周期内（不定），EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。

微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。

6。

2。

2系统硬件设计

从以上分析可知.ADC0808有8个模拟通道，本文的模拟量从0通道输入，由ADC0808的模拟通道地址表可知,电路中应当把ADDC、ADDB、ADDA三个引脚全部接地。

根据ADC0808的工作时序图可知，START引脚在一个高电平后启动A/D转换，当EOC引脚出现一个低电平时转换结束,然后由OE引脚控制,从并行输出端读取一个字节的转换结果。

转换后的结果为0x00-0xFF,转换过程中芯片所需的时钟信号由单片机定时器中断子程序提供。

具体硬件结构图如图6-2—4所示：

图6-2-4系统硬件连接图

6.2.3系统软件设计

根据需要,可将系统软件按照功能划分为4个模块，分别是主程序模块、A/D转换模块、液晶显示模块、中断服务程序模块（改变显示的小数点位置）.编写系统软件时,可首先编写各模块的底层驱动程序，而后是系统联机调试，最后编写上层主程序。

1、主程序设计

主程序主要负责初始化工作:

设置定时器、寄存器的初值，启动A/D转换，读取转换结果,处理量程转换响应，控制液晶实时显示等，其流程图如图6—2-5所示。

图6—2-5主程序流程图

2、A/D转换程序

图6—2—6A/D转换程序流程图

A/D转换程序的功能是采集数据,在整个系统设计中占有很高的地位。

当系统设置好后，单片机扫描转换结束管脚P1。

7的输入电平状态，当输入为高电平则转换完成，将转换的数值转换并显示输出。

若输入为低电平,则继续扫描。

程序流程图如图6—2-6所示。

程序如下：

＃include

h〉

＃include

h>

unsignedlongdat_adc0808;

uintadc0808_init（）//AD初始化

{

START=0;

OE=0;

START=1；

START=0;

while（EOC==0）；

OE=1；

dat_adc0808=P1；

OE=0；

returndat_adc0808；

}

得到ADC0808的转换结果后，应当及时处理成LCD1602能够显示的数字字符.以下函数实现此功能,为ADC0808显示刷新子程序：

voidRefresh_show（）//刷新显示

｛

uintt=dat_adc0808＊500.0/255;//

display_buffer[1][7]=t/100+'0'；//整数位

display_buffer[1］[9］=t/10%10+’0’;//两个小数位

display_buffer［1][10］=t%10+’0';

}

☆课堂小结

本节课我们主要学习了如何应用ADC0808设计一个数字电压表。

知道了在硬件上ADC0808芯片和单片机的连接，在软件方面，我们着重介绍了如何获取A/D转换结果函数的设计，这需要我们从ADC0808芯片的技术资料中获得设计程序的方法。

通过和前面一个项目的对比可知，对于模数转换芯片的使用,关键的一点就是我们必需明白A/D芯片的转换机制,ADC0808转换时和时钟引脚的频率有很大的关系,频率设置不当，ADC0808就不能转换,这一点同学们要特别注意.

☆完整程序代码

1、LCD1602。

c源程序

//液晶控制与显示驱动程序

#include

#include〈intrins.h>

＃include

h〉

＃include”LCD1602。

h”

＃include"ADC0808.h”

//-—-———--—-—-—-—忙检查-——-—-————--—-———-—//

ucharLCD_Busy_Check（）

{

ucharLCD_Status；

RS=0；

RW=1;

E=1;

delay4us（）；

LCD_Status=P0;

E=0；

returnLCD_Status；

｝

//—————-—-—-—-——向LCD写入命令—-—————-—-——--—---——//

voidWrite_LCD_Command（ucharcmd）

{

while（（LCD_Busy_Check（）&0x80）==0x80）；//忙等待

RS=0；

RW=0;

E=0;

P0=cmd；

delay4us（）；

E=1；

delay4us（）；

E=0;

}

//-—-—-—----—向LCD写入一个字节的数据函数--—----———-——-———＊/

voidWrite_LCD_Data（uchardat）

｛

while（（LCD_Busy_Check（）＆0x80）==0x80）；

RS=1;

RW=0；

E=0;

P0=dat;

delay4us（）；

E=1；

delay4us（）；

E=0;

｝

//-—-----——--LCD初始化----—---———----——＊/

voidInitialize_LCD1602（）//液晶初始化函数

{

Write_LCD_Command（0x38）;delay50us（10）；//功能设置，数据长度为8位，双行显示，5×7点阵字体

Write_LCD_Command（0x0C）;delay50us（10）；//显示开,关光标

Write_LCD_C