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用lcd1602和adc0808設計的數字電壓表

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ID:317943 發表于 2018-6-4 12:43 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
  • 點名，復習
  • ADC0832的引腳及其功能，以及與單片機的硬件連接？
引言：
數字電壓表的基本工作原理是利用A/D轉換電路將待測的模擬信號轉換成數字信號，通過相應換算后將測試結果以數字形式顯示出來的一種電壓表。較之于一般的模擬電壓表，數字電壓表具有精度高、測量準確、讀數直觀、使用方便等優點。數字電壓表的核心部件是A/D轉換器，由于各種不同的A/D轉換原理構成了各種不同類型的DVM。一般說來，A/D轉換的方式可分為兩類：積分式和逐次逼近式。
積分式A/D轉換器是先用積分器將輸入的模擬電壓轉換成時間或頻率，再將其數字化。根據轉化的中間量不同，它又分為U-T（電壓-時間）式和U-F（電壓-頻率）式兩種。
逐次逼近式A/D轉換器分為比較式和斜坡電壓式，根據不同的工作原理，比較式又分為逐次比較式及零平衡式等。斜坡電壓式又分為線性斜坡式和階梯斜坡式兩種。
在高精度數字電壓表中，常采用由積分式和比較式相結合起來的復合式A/D轉換器。本設計以AT89C51單片機為核心，以逐次比較型A/D轉換器ADC0808、液晶顯示器LCD1602為主體，構造了一款簡易的數字電壓表，能夠測量1路0～5V直流電壓，最小分辨率0.02V。
  • 新課講授
6.2基于LCD1602和ADC0808設計的數字電壓表
逐次逼近型A/D轉換器屬于直接型A/D轉換器，它能把輸入的模擬電壓直接轉換為輸出的數字代碼，而不需要經過中間變量。主要由比較器、環形分配器、控制門、寄存器與D/A轉換器組成。
6.2．1 ADC0808簡介
1、主要技術指標和特性
（1）分辨率： 8位。
（2）總的不可調誤差： ADC0808為±LSB,ADC 0809為±1LSB。
（3）轉換時間： 取決于芯片時鐘頻率，如CLK=500kHz時，TCONV=128μs。
（4）單一電源： +5V。
（5）模擬輸入電壓范圍： 單極性0～5V；雙極性±5V,±10V(需外加一定電路)。
（6）具有可控三態輸出緩存器。
（7）啟動轉換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內部寄存器清零，下降沿使A/D轉換開始。
（8）使用時不需進行零點和滿刻度調節。
2、ADC0808引腳功能
                         圖6-2-1 ADC0808引腳圖
（1）IN0～IN7——8路模擬輸入，通過3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來選通一路。
（2）D7～D0——A/D轉換后的數據輸出端，為三態可控輸出，故可直接和微處理器數據線連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。
（3）ADDA、ADDB、ADDC——模擬通道選擇地址信號，ADDA為低位，ADDC為高位。地址信號與選中通道對應關系如表11.3所示。
（4）VR(+)、VR(-)——正、負參考電壓輸入端，用于提供片內DAC電阻網絡的基準電壓。在單極性輸入時，VR(+)=5V，VR(-)=0V；雙極性輸入時，VR(+)、VR(-)分別接正、負極性的參考電壓。
表6-1-1  地址信號與選中通道的關系
地    址
選中通道
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——地址鎖存允許信號，高電平有效。當此信號有效時，A、B、C三位地址信號被鎖存，譯碼選通對應模擬通道。在使用時，該信號常和START信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動A/D轉換。
（6）START——A/D轉換啟動信號，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開始A/D轉換。如正在進行轉換時又接到新的啟動脈沖，則原來的轉換進程被中止，重新從頭開始轉換。
（7）EOC——轉換結束信號，高電平有效。該信號在A/D轉換過程中為低電平，其余時間為高電平。該信號可作為被CPU查詢的狀態信號，也可作為對CPU的中斷請求信號。在需要對某個模擬量不斷采樣、轉換的情況下，EOC也可作為啟動信號反饋接到START端，但在剛加電時需由外電路第一次啟動。
（8）OE——輸出允許信號，高電平有效。當微處理器送出該信號時，ADC0808/0809的輸出三態門被打開，使轉換結果通過數據總線被讀走。在中斷工作方式下，該信號往往是CPU發出的中斷請求響應信號。
3、ADC0808內部結構圖
逐次逼近型A/D轉換器ADC0808由八路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、D/A轉換器、寄存器、控制電路和三態輸出鎖存器等組成。其內部結構如圖4所示。

圖6-2-2  ADC0808內部結構

4、工作時序與使用說明

                      圖6-2-3  ADC0808工作時序

ADC 0808/0809的工作時序如圖11.21所示。當通道選擇地址有效時，ALE信號一出現，地址便馬上被鎖存，這時轉換啟動信號緊隨ALE之后(或與ALE同時)出現。START的上升沿將逐次逼近寄存器SAR復位，在該上升沿之后的2μs加8個時鐘周期內(不定)，EOC信號將變低電平，以指示轉換操作正在進行中，直到轉換完成后EOC再變高電平。微處理器收到變為高電平的EOC信號后，便立即送出OE信號，打開三態門，讀取轉換結果。
6.2.2 系統硬件設計
從以上分析可知。ADC0808有8個模擬通道，本文的模擬量從0通道輸入，由ADC0808的模擬通道地址表可知，電路中應當把ADDC、ADDB、ADDA三個引腳全部接地。
根據ADC0808的工作時序圖可知，START引腳在一個高電平后啟動A/D轉換，當EOC引腳出現一個低電平時轉換結束，然后由OE引腳控制，從并行輸出端讀取一個字節的轉換結果。轉換后的結果為0x00-0xFF，轉換過程中芯片所需的時鐘信號由單片機定時器中斷子程序提供。具體硬件結構圖如圖6-2-4所示：
圖6-2-4 系統硬件連接圖
6.2.3 系統軟件設計
根據需要，可將系統軟件按照功能劃分為4個模塊，分別是主程序模塊、A/D轉換模塊、液晶顯示模塊、中斷服務程序模塊(改變顯示的小數點位置)。編寫系統軟件時，可首先編寫各模塊的底層驅動程序，而后是系統聯機調試，最后編寫上層主程序。
1、  主程序設計
主程序主要負責初始化工作：設置定時器、寄存器的初值，啟動A/D轉換，讀取轉換結果，處理量程轉換響應，控制液晶實時顯示等，其流程圖如圖6-2-5所示。

圖6-2-5主程序流程圖

2、A/D轉換程序

圖6-2-6 A/D轉換程序流程圖

A/D轉換程序的功能是采集數據，在整個系統設計中占有很高的地位。當系統設置好后，單片機掃描轉換結束管腳P1.7的輸入電平狀態，當輸入為高電平則轉換完成，將轉換的數值轉換并顯示輸出。若輸入為低電平，則繼續掃描。程序流程圖如圖6-2-6所示。
      程序如下：
#include<reg52.h>
#include <intrins.h>
unsigned long dat_adc0808;
uint adc0808_init()      // AD初始化
{
  START=0;
  OE=0;
  START=1;
  START=0;
  while(EOC==0);
   OE=1;
   dat_adc0808=P1;
   OE=0;
  return dat_adc0808;
}
   得到ADC0808的轉換結果后，應當及時處理成LCD1602能夠顯示的數字字符。以下函數實現此功能，為ADC0808顯示刷新子程序：
        void Refresh_show()                            //刷新顯示
{
   uint t=dat_adc0808*500.0/255;              //
   display_buffer[1][7] = t/100+'0';              //整數位
   display_buffer[1][9] = t/10%10+'0';              //兩個小數位
   display_buffer[1][10] = t%10+'0';
}
  • 課堂小結
本節課我們主要學習了如何應用ADC0808設計一個數字電壓表。知道了在硬件上ADC0808芯片和單片機的連接，在軟件方面，我們著重介紹了如何獲取A/D轉換結果函數的設計，這需要我們從ADC0808芯片的技術資料中獲得設計程序的方法。通過和前面一個項目的對比可知，對于模數轉換芯片的使用，關鍵的一點就是我們必需明白A/D芯片的轉換機制，ADC0808轉換時和時鐘引腳的頻率有很大的關系，頻率設置不當，ADC0808就不能轉換，這一點同學們要特別注意。
  • 完整程序代碼
1、LCD1602.c源程序
  1. //液晶控制與顯示驅動程序
  2. #include <reg52.h>
  3. #include <intrins.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include "LCD1602.h"
  6. #include "ADC0808.h"
  7. //---------------忙檢查-------------------//
  8. uchar LCD_Busy_Check()
  9. {
  10.               uchar LCD_Status;
  11.               RS = 0;
  12.               RW = 1;
  13.               E = 1;
  14.               delay4us();
  15.               LCD_Status = P0;
  16.               E = 0;
  17.               return LCD_Status;
  18. }
  19. //--------------向LCD寫入命令--------------------//
  20. void Write_LCD_Command(uchar cmd)
  21. {
  22.               while((LCD_Busy_Check()& 0x80)==0x80);                 //忙等待
  23.               RS = 0;
  24.               RW = 0;
  25.               E  = 0;
  26.               P0 = cmd;
  27.               delay4us();
  28.               E = 1;
  29.               delay4us();
  30.               E = 0;
  31. }
  32. //-----------向LCD寫入一個字節的數據函數-----------------*/
  33. void Write_LCD_Data(uchar dat)
  34. {
  35.               while((LCD_Busy_Check()&0x80)==0x80);
  36.               RS = 1;
  37.               RW = 0;
  38.               E  = 0;
  39.               P0 = dat;
  40.               delay4us();
  41.               E = 1;
  42.               delay4us();
  43.               E = 0;
  44. }
  45. //-----------LCD初始化-----------------*/
  46. void Initialize_LCD1602() //液晶初始化函數
  47. {
  48.    Write_LCD_Command(0x38);delay50us(10);              //功能設置，數據長度為8位，雙行顯示，5×7點陣字體
  49.    Write_LCD_Command(0x0C);delay50us(10); // 顯示開，關光標
  50.    Write_LCD_Command(0x06);delay50us(10); //字符進入模式：屏幕不動，字符后移
  51.    Write_LCD_Command(0x01);              delay50us(10);//清屏
  52. }
  53. //-----------在LCD上顯示字符串-----------------*/
  54. void LCD_Display(uchar *str)
  55. {
  56.   uchar i;
  57.   for(i=0;i<strlen(str);i++)
  58.     {
  59.                 Write_LCD_Data(str[i]);
  60.                 delay50us(100);
  61.               }
  62. }
  63. 2、lCD1602_H頭文件
  64. #ifndef __lCD1602_H__
  65. #define              __LCD1602_H__
  66. #include <reg52.h>

  68. #define dat_port P0
  69. #define uchar unsigned char
  70. #define uint unsigned int
  71. #define delay4us() {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
  72. sbit RS=P2^0;//RS=1 數據 RS=0 命令
  73. sbit RW=P2^1;//RW=1 讀取 RW=0 寫入
  74. sbit E=P2^2;//E 使能信號

  76. uchar LCD_Busy_Check();//忙檢查
  77. void Write_LCD_Command(uchar cmd);//向LCD寫入命令
  78. void Write_LCD_Data(uchar dat);  //向LCD寫入一個字節的數據函數
  79. void Initialize_LCD1602(); //液晶初始化函數
  80. void LCD_Display(uchar *str);//在LCD上顯示字符串

  82. #endif
  83. 3、ADC0808.C源程序
  84. #include<reg52.h>
  85. #include <intrins.h>
  86. #include "ADC0808.h"

  88. unsigned long dat_adc0808;
  89. uchar display_buffer[ ][16]={
  90.                              {"Current voltage:"},
  91.                                                                                                   {" (CH) =0.00V"}
  92.                                                                                                   };
  93. void delay50us(uint m)
  94. {
  95.    uint n,k;
  96.    for(n=m;n>0;n--)
  97.     for(k=25;k>0;k--);
  98. }

  100. uint adc0808_init()      // AD初始化
  101. {
  102.   START=0;
  103.   OE=0;
  104.   START=1;
  105.   START=0;
  106.    while(EOC==0);
  107.    OE=1;
  108.    dat_adc0808=P1;
  109.    OE=0;
  110.   return dat_adc0808;
  111. }
  112. void Refresh_show()                            //刷新顯示
  113. {
  114.    uint t=dat_adc0808*500.0/255;              //
  115.    display_buffer[1][7] = t/100+'0';              //整數位
  116.    display_buffer[1][9] = t/10%10+'0';              //兩個小數位
  117.    display_buffer[1][10] = t%10+'0';
  118. }
  119. 4、ADC0808.h 頭文件
  120. #ifndef __ADC0808_H__
  121. #define              __ADC0808_H__
  122. #include <reg52.h>

  124. #define data_port P1
  125. #define uchar unsigned char
  126. #define uint unsigned int

  128. sbit START=P2^3;
  129. sbit EOC=P2^4;
  130. sbit OE=P2^5;

  132. void delay50us(uint m);//  延時
  133. uint adc0808_init();      // AD初始化
  134. void Refresh_show();
  135. #endif
復制代碼

5、main.c 主程序
#include<reg52.h>
#include <intrins.h>
#include "LCD1602.h"
#include "ADC0808.h"
sbit CLOCK=P2^6;
extern uchar display_buffer[][16];
void main()
{
   TMOD=0x02;
   TH0=0x14;
   TL0=0x00;
   IE=0x82;
   TR0=1;
  Initialize_LCD1602();
  delay50us(10);
  Write_LCD_Command(0x80);//設置顯示的初始位置
  LCD_Display(display_buffer[0]);//顯示"The voltage is: "
   while(1)
   {
      adc0808_init();
                Refresh_show();              
                Write_LCD_Command(0xC0);//設置顯示的初始位置
                LCD_Display(display_buffer[1]); //顯示測得的數據
               
   }
}
void Timer0_INT() interrupt 1
{
   CLOCK=!CLOCK;
}


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ID:465292 發表于 2019-5-16 18:41 | 只看該作者
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