可自动切换量程的数字电压表.docx
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可自动切换量程的数字电压表
可自动切换量程的数字电压表
一、实验任务
制作可调量程的电压表，通过继电器调节电压表的量程，使电压在0V~200mV，200mV~2V之间转换。
二、各个芯片的资料
1、ADC0832
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。
该芯片具有体积小，兼容性，性价比高的优点。
ADC0832具有以下参数：
8位分辨率；
双通道A/D转换；
输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；
5V电源供电时输入电压在0~5V之间；
工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；
一般功耗仅为15mW；
8P、14P—DIP（双列直插）、PICC多种封装；
商用级芯片温宽为0°Cto+70°C，工业级芯片温宽为−40°Cto+85°C；
芯片接口说明：
CS_片选使能，低电平芯片使能。
CH0模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
CH1模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
GND芯片参考0电位（地）。
DI数据信号输入，选择通道控制。
DO数据信号输出，转换数据输出。
CLK芯片时钟输入。
Vcc/REF电源输入及参考电压输入（复用）。
单片机对ADC0832的控制原理：
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。
但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。
当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。
此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。
在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。
在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能，当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。
当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。
当2位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。
当2位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1作为正输入端IN+进行输入。
到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。
从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。
直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。
也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATD0。
随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。
最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。
作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0~5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。
如果作为由IN+与IN-输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大围之，从而提高转换的宽度。
但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。
2、74HC573
74HC573和74LS373原理一样，8数据锁存器。
主要用于数码管、按键等等的控制
OE：
output_enable,输出使能;
LE：
latch_enable,数据锁存使能,latch是锁存的意思;
Dn：
第n路输入数据;
On：
第n路输出数据;
（1）真值表
DnLEOEOn
HHLH
LHLL
XLLQo
XXHZ
第四行：
当OE＝1是,无论Dn、LE为何,输出端为高阻态;
第三行：
当OE＝0、LE＝0时,输出端保持不变;
第二行第一行：
当OE＝0、LE＝1时,输出端数据等于输入端数据;
在实际应用的时：
a．OE＝0;
b．先将数据从单片机的口线上输出到Dn;
c．再将LE从0->1->0
d．这时,你所需要输出的数据就锁存在On上了,输入的数据在变化也影响不到输
（2）高阻态
输出既不是高电平,也不是低电平,而是高阻抗的状态;在这种状态下,可以多个芯片并联输出;但是,这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态,否则会将芯片烧毁;
（3）数据锁存
当输入的数据消失时,在芯片的输出端,数据仍然保持;
（4）数据缓冲
加强驱动能力。
3、74HC245
总线驱动器，典型的TTL型三态缓冲门电路。
由于单片机等CPU的数据／地址／控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器。
另外，也可以使用74HC244等其他电路，74HC244比74HC245多了锁存器。
第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。
第2~9脚“A”信号输入输出端，A1=B1……A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1”OE=“0”则A1输入B1输出，其它类同。
如果DIR=“0”OE=“0”则B1输入A1输出，其它类同。
第11~18脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不再描述。
第19脚OE，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。
第10脚GND，电源地。
第20脚VCC，电源正极
三、硬件电路图
四、硬件电路分析
硬件电路大体可以分为四个模块：
量程选择模块、AD转换模块、数码显示模块、单片机及其外围电路。
量程选择模块：
由可调输入电源、继电器、运算放大器和限压电路组成。
可调电源由负载5V电压的滑动变阻器构成，调节触头即可改变输入运放“+”端的电压。
继电器的作用就是通过开关的变换以改变接入运放“-”端和输出端的电阻，及通常所称的“Rf”
档位的选择也是以此为硬件基础的。
继电器的电磁铁一端接+5V电源，另一端则接在NPN型三极管的集电极。
三极管的基极则与单片机的P1.2.相连，其间有一个5KΩ的电阻，是三极管工作在截止区或饱和区，避免工作在放大曲。
借助软件设计，改变P1.2的电平即可控制继电器的工作状态，进而改变接入电压的放大倍数，从而达到改变档位的要求。
AD转换模块：
钳位保护电路是为了防止电压超过ADC0832的正常转换电压而设计的。
ADC0832进行AD转换，其具体的工作原理和控制方法在元器件的介绍中将详细叙述。
数码显示模块：
由三个八段数码管、两片数码管驱动芯片74HC245和一片锁存和缓冲芯片74HC573以及单片机P0口（字形）、P1.5、P1.6、P1.7（字位）构成。
单片机及外围电路：
包括：
单片机，6MHZ晶振，复位电路，电源和一些为使单片机正常工作的相应连接。
五、工作原理
调节滑动变阻器给运放正端输入一电压（<2V），该电压通过运放放大后接入ADC0832，ADC0832在软件设定下对放大后的电压进行AD转换，得到对应的二进制码，再借助于软件判断，对该电压进行合适的档位选择（0~0.2V选用25倍档位；0~2V选用2.5倍档位）。
选用合适的档位得到正确的二进制码后，进行BCD转换，然后通过数码显示电路读出被测电压的值。
六、程序流程图
程序包括变量声明部分、主程序、各功能处理子程序（AD转换子程序、档位选择子程序、BCD码转换子程序、数码管显示子程序）
1.主程序
2.各功能处理子程序
AD转换子程序（见下页）：
档位选择子程序（见下页）：
BCD码转换子程序：
显示子程序
七、仿真结果截图
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