項目2 數字電壓表設計與調試

1、項目項目2 數字電壓表設計與調試數字電壓表設計與調試子項目子項目1 并行并行ADC實現數字電壓表實現數字電壓表子項目子項目2 串行串行ADC實現數字電壓表實現數字電壓表項目項目2 數字電壓表設計與調試數字電壓表設計與調試子項目子項目1并行并行ADC實現數字電壓表實現數字電壓表教學目標教學目標u掌握掌握ADC0808用法；用法；u完成程序設計與調試。完成程序設計與調試。任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表 利用單片機控制利用單片機控制ADC0808，對變阻器電壓進行，對變阻器電壓進行實時數據采集，并將電壓數據按照兩位十六進制形實時數據采集，并將電壓數據按照兩位十六進制形式顯示在數碼管

2、上。式顯示在數碼管上。一、任務說明一、任務說明任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表1.硬件分析硬件分析 （1）關于）關于ADC0808*概述：概述：ADC0808是是8位位8模擬量輸入通道的逐次逼近型模擬量輸入通道的逐次逼近型A/D轉換器。轉換器。8通道多路轉換器能直接連通通道多路轉換器能直接連通8個單端模擬信號個單端模擬信號中的任何一個中的任何一個,輸出輸出8位二進制數字量。位二進制數字量。二、任務分析二、任務分析任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表*ADC0808的引腳的引腳ADDC ADDB ADDA通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0

3、 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表ADC0808為為28腳雙列直插式封裝，各引腳功能如下：腳雙列直插式封裝，各引腳功能如下：IN0IN7：8路模擬量輸入端，信號電壓范圍為路模擬量輸入端，信號電壓范圍為05V。ADDA、ADDB、ADDC：模擬輸入通道地址選擇線，：模擬輸入通道地址選擇線，其其8種編碼分別對應種編碼分別對應IN0IN7。ALE：地址鎖存允許輸入信號線，該信號的上升沿將地：地址鎖存允許輸入信號線，該信號的上升沿將地址選擇信號址選擇信號A、B、C地址狀態(tài)鎖存至地址寄存器。

4、地址狀態(tài)鎖存至地址寄存器。START：A/D轉換啟動信號，其下降沿啟動內部控制邏轉換啟動信號，其下降沿啟動內部控制邏輯開始輯開始A/D轉換。轉換。EOC：A/D轉換結束信號，當進行轉換結束信號，當進行A/D轉換時，轉換時，EOC輸輸出低電平，轉換結束后，出低電平，轉換結束后，EOC引腳輸出引腳輸出高電平高電平，可作中斷，可作中斷請求信號或供請求信號或供CPU查詢。查詢。任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表OUT1OUT8： 8位數字量輸出端，接單片機并行口。位數字量輸出端，接單片機并行口。OE：輸出允許控制端，高電平有效。高電平時將：輸出允許控制端，高電平有效。高電平時將A/D轉換

5、轉換后的后的8位數據送出。位數據送出。CLOCK：時鐘輸入端，它決定：時鐘輸入端，它決定A/D轉換器的轉換速度，其轉換器的轉換速度，其頻率范圍為頻率范圍為101280KHz，500KHz時對應轉換速度約為時對應轉換速度約為128us。VREF(+)、VREF(-)：內部：內部D/A轉換器的參考電壓輸入端。轉換器的參考電壓輸入端。Vcc： +5V電源輸入端，電源輸入端，GND為接地端地。一般為接地端地。一般REF(十十)與與VCC連接在一起，連接在一起，REF(一一)與與GND連接在一起。連接在一起。任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表*ADC0808的工作過程的工作過程選擇模擬量選

6、擇模擬量輸入通道輸入通道ALE、START置置1START清清0，啟動啟動AD轉換轉換判斷判斷EOC信信號號轉換完成，轉換完成，OE置置1讀取讀取數字量數字量OE清清0EOC=0EOC=1任務任務1 電路圖電路圖共陽極共陽極數碼管數碼管500K信信號源號源generators滑線變滑線變阻器阻器POT-HG電位器電位器（參照）（參照）模擬量模擬量通道通道1任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表 任務要求對變阻器電壓進行實時采集和顯示，設計任務要求對變阻器電壓進行實時采集和顯示，設計的程序應該不斷將采集到的模擬電壓轉換為數字量并按的程序應該不斷將采集到的模擬電壓轉換為數字量并按照兩位十

7、六進制數顯示在數碼管上。照兩位十六進制數顯示在數碼管上。 所以程序應該是數碼管動態(tài)顯示模塊（所以程序應該是數碼管動態(tài)顯示模塊（void display()）和）和AD轉換模塊（轉換模塊（void adc0808()）的無限循環(huán)。）的無限循環(huán)。2.軟件分析軟件分析任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表#include “reg51.h“ /51單片機頭文件單片機頭文件 sbit ADDA=P20;/定義關鍵引腳定義關鍵引腳sbit ADDB=P21;sbit ADDC=P22;sbit START=P23;sbit OE=P24;sbit EOC=P25;unsigned char d

8、at=0;/數字量電壓值數字量電壓值unsigned char seg16=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 x88, 0 x83,0 xC6,0 xA1,0 x86,0 x8E; /共陽極七段碼共陽極七段碼0f2.軟件分析軟件分析變量定義部分變量定義部分任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表void display()/2位動態(tài)顯示子函數位動態(tài)顯示子函數unsigned char k; P3=0 x01;/通過通過P3口選中個位數碼管口選中個位數碼管P1=segdat%16;/電壓值對電壓值對

9、16取余，余數就是個位顯示值，取余，余數就是個位顯示值， /從數組從數組seg中取對應的七段碼送字型口中取對應的七段碼送字型口P1for(k=0;k150;k+);/總線延時總線延時P3=0 x02;/通過通過P3口選中十位數碼管口選中十位數碼管P1=segdat/16;/電壓值除以電壓值除以16，商就是十位顯示值，從數，商就是十位顯示值，從數 /組組seg中取對應的七段碼送字型口中取對應的七段碼送字型口P1for(k=0;k150;k+);/總線延時總線延時2.軟件分析軟件分析數碼管動態(tài)顯示部分數碼管動態(tài)顯示部分任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表2.軟件分析軟件分析AD轉換部分

10、轉換部分選擇模擬量選擇模擬量輸入通道輸入通道ALE、START置置1START清清0，啟動啟動AD轉換轉換判斷判斷EOC信信號號轉換完成，轉換完成，OE置置1讀取讀取數字量數字量OE清清0EOC=0EOC=1任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表void main()/主函數主函數while(1)display();adc0808();2.軟件分析軟件分析主函數主函數任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表三、任務實施三、任務實施步驟步驟1：在：在Proteus軟件中建立仿真電路軟件中建立仿真電路文件。文件。步驟步驟2：在：在Keil中設計中設計AD轉換轉換部分程序，部分程序

11、，匯編無誤后，生成目標文件（匯編無誤后，生成目標文件（.HEX）。）。步驟步驟3：在：在Proteus軟件中加載目標文件，軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。仿真運行觀察結果。步驟步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評價。：結果無誤，請求教師檢查、評價。步驟步驟5：編制項目報告。：編制項目報告。任務任務1 十六進制顯示電壓表十六進制顯示電壓表四、任務拓展四、任務拓展顯示原始電壓值，例如顯示原始電壓值，例如2.25V。任務任務2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表 利用單片機控制利用單片機控制ADC0808，對變阻器電壓進行，對變阻器電壓進行實時數據采集，并將原始電壓數據顯示在數碼管上，實時數據

12、采集，并將原始電壓數據顯示在數碼管上，如如2.25。一、任務說明一、任務說明任務任務2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表1.原始電壓值求取思路（以原始電壓值求取思路（以2.25V為例）為例）變阻器電壓經過變阻器電壓經過ADC0808轉換之后得到數字量轉換之后得到數字量dat=2.25*255/5=115=73H將將dat(73H)轉化回原始電壓轉化回原始電壓2.25V有兩種方法有兩種方法（1）dat除以除以51（255/5=51），即），即115/51=2.25（2）dat乘以分辨率乘以分辨率(5/255=0.0196)，即，即115*0.00196=2.25 二、任務分析二、任務分析任務

13、任務2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表2.原始電壓值轉換程序原始電壓值轉換程序 無論哪一種方法都需要編程取出個位、十分位和百分位無論哪一種方法都需要編程取出個位、十分位和百分位的顯示值的顯示值2、2、5，送交數碼管顯示，個位數碼管的小數點，送交數碼管顯示，個位數碼管的小數點需要單獨點亮。需要單獨點亮。 因此先定義顯示代碼數組因此先定義顯示代碼數組 char dis3，分別存放個位、，分別存放個位、十分位和百分位的顯示值。十分位和百分位的顯示值。（1）dat除以除以51dis2 =數字量數字量dat對對51取商（個位）取商（個位）dis1 =上次運算的余數擴大十倍再對上次運算的余數擴大十倍

14、再對51取商（十分位）取商（十分位）dis0 =上次運算的余數擴大十倍再對上次運算的余數擴大十倍再對51取商（百分位）取商（百分位）任務任務2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表（2）dat乘以分辨率乘以分辨率 直接乘以直接乘以0.0196得到得到2.25，不方便取顯示值，應乘以，不方便取顯示值，應乘以1.96，得到得到225，然后取顯示值。，然后取顯示值。因此先定義變量因此先定義變量 int vol;vol=dat*1.96;或者或者vol=dat*500.0/255;dis2 =vol對對100取商（個位）取商（個位）dis1 =vol對對100取余再除以取余再除以10（十分位）（十分位

15、）dis0 =vol對對10取余（百分位）取余（百分位）任務任務2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表3.電電壓壓值值的的顯顯示示 總線延時總線延時P1=segdis2&0 x7f;選中左側數碼管（個位）選中左側數碼管（個位）總線延時總線延時P1=segdis1;選中中間數碼管（十分位）選中中間數碼管（十分位）總線延時總線延時P1=segdis0;選中右側數碼管（百分位）選中右側數碼管（百分位）電壓值個位電壓值個位顯示值的七顯示值的七段碼跟段碼跟01111111相與相與清零最高位清零最高位（字段（字段dp）點亮小數點點亮小數點任務任務2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表三、任務實

16、施三、任務實施步驟步驟1：在：在Proteus軟件中軟件中調用任務調用任務1仿仿真電路文件。真電路文件。步驟步驟2：修改顯示函數修改顯示函數，匯編無誤后，匯編無誤后，生成目標文件（生成目標文件（.HEX）。）。步驟步驟3：在：在Proteus軟件中加載目標文軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。件，仿真運行觀察結果。步驟步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評：結果無誤，請求教師檢查、評價。價。步驟步驟5：編制項目報告。：編制項目報告。任務任務2 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表四、任務拓展四、任務拓展1.如何實現如何實現4位電壓顯示（增加千分位）？位電壓顯示（增加千分位）？2.如何實現多路電壓

17、巡回檢測？如何實現多路電壓巡回檢測？任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表一、任務說明一、任務說明 利用單片機控制利用單片機控制ADC0808完成八路模擬量完成八路模擬量電壓循環(huán)檢測并顯示。電壓循環(huán)檢測并顯示。 數碼管最高位顯示模擬量支路編號，其余數碼管最高位顯示模擬量支路編號，其余3位顯示支路電壓原始值每秒切換檢測支路。位顯示支路電壓原始值每秒切換檢測支路。任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表二、任務分析二、任務分析1.硬件分析硬件分析 在任務在任務1的電路中添加另外的電路中添加另外7個模擬量電壓個模擬量電壓輸入量，使得輸入量，使得ADC0808的每個模擬量輸入通道的每個模擬量輸入通道

18、都輸入一個可變化的模擬量電壓，如下圖所示。都輸入一個可變化的模擬量電壓，如下圖所示。任務任務3 電路圖電路圖支路支路編號編號電壓電壓值值任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-整體分析整體分析 利用定時器定時利用定時器定時1秒，主函數完成定時器和中斷秒，主函數完成定時器和中斷初始化后，不斷重復調用顯示子函數和初始化后，不斷重復調用顯示子函數和AD轉換子函數。轉換子函數。 每到每到1秒，在中斷服務子函數中修改支路編號，秒，在中斷服務子函數中修改支路編號，完成新支路的電壓轉換和顯示。完成新支路的電壓轉換和顯示。任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-函數

19、構成函數構成主函數主函數 定時器中斷初始化定時器中斷初始化 循環(huán)調用顯示和轉換子函數循環(huán)調用顯示和轉換子函數顯示顯示 最高位顯示支路編號最高位顯示支路編號 低低3位顯示原始電壓值位顯示原始電壓值AD轉換轉換 去掉輸入通道選擇部分去掉輸入通道選擇部分 從啟動從啟動ADC0808開始開始中斷服中斷服務務 每過每過50ms打斷主函數自動進入中斷服務子函數打斷主函數自動進入中斷服務子函數 累計累計20次中斷，實現定時次中斷，實現定時1秒秒 每秒修改支路編號，編號每秒修改支路編號，編號0-7循環(huán)循環(huán)支路編支路編號判斷號判斷 根據支路編號完成根據支路編號完成ADC0808通道定義通道定義任務任務3 八路巡

20、檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-變量定義變量定義 新定義無符號字符型全局變量新定義無符號字符型全局變量count（統計中斷次（統計中斷次數）、數）、number（存放支路編號）。（存放支路編號）。任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-主函數主函數調用轉換子函數調用轉換子函數adc0808( );調用顯示子函數調用顯示子函數display( );變量變量count、number清零清零啟動定時器啟動定時器開中斷開中斷定時定時50ms，定時器初值填裝，定時器初值填裝定時器工作方式定義定時器工作方式定義無限無限循環(huán)循環(huán)TMOD=?TH0=?TL0=?ET0=?EA

21、=?TR0=?任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-定時中斷服務子函數定時中斷服務子函數中斷返回中斷返回支路編號清零支路編號清零支路編號支路編號是否為是否為8支路編號加支路編號加1中斷次數清零中斷次數清零中斷次數中斷次數是否第是否第21次次中斷次數加中斷次數加1重裝定時器初值重裝定時器初值否否否否任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-支路編號判斷子函數支路編號判斷子函數如果支路編號等于如果支路編號等于7，ADC0808選擇通道選擇通道7如果支路編號等于如果支路編號等于6，ADC0808選擇通道選擇通道6如果支路編號等于如果支路編號等于5，ADC0

22、808選擇通道選擇通道5如果支路編號等于如果支路編號等于4，ADC0808選擇通道選擇通道4如果支路編號等于如果支路編號等于3，ADC0808選擇通道選擇通道3如果支路編號等于如果支路編號等于2，ADC0808選擇通道選擇通道2如果支路編號等于如果支路編號等于1，ADC0808選擇通道選擇通道1如果支路編號等于如果支路編號等于0，ADC0808選擇通道選擇通道0任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表三、任務實施三、任務實施步驟步驟1：在：在Proteus軟件中軟件中調用任務調用任務1仿仿真電路文件真電路文件，添加模擬量支路，添加模擬量支路。步驟步驟2：對照分析修改各函數對照分析修改各函數，匯

23、編無，匯編無誤后，生成目標文件（誤后，生成目標文件（.HEX）。）。步驟步驟3：在：在Proteus軟件中加載目標文軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。件，仿真運行觀察結果。步驟步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評：結果無誤，請求教師檢查、評價。價。步驟步驟5：編制項目報告。：編制項目報告。任務任務3 八路巡檢電壓表八路巡檢電壓表四、任務拓展四、任務拓展利用利用6位數碼管顯示位數碼管顯示8路巡檢電壓，如下圖所示路巡檢電壓，如下圖所示項目項目2 數字電壓表設計與調試數字電壓表設計與調試子項目子項目2 串行串行ADC實現數字電壓表實現數字電壓表教學目標教學目標u掌握串行掌握串行DAC用法；用法；u

24、完成程序設計與調試。完成程序設計與調試。任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表利用利用TLC549實現模擬電壓的實時檢測，實現模擬電壓的實時檢測，并將原始電壓值顯示在數碼管上。并將原始電壓值顯示在數碼管上。一、任務說明一、任務說明任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表1.硬件分析硬件分析（1）芯片簡介）芯片簡介TLC549是美國德州儀器公司生產的是美國德州儀器公司生產的8位串行位串行A/D轉換器芯轉換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATA OUT三條口線進行串行接口。具有三條口線進行串行接口。具有4MHz片內系統時鐘和片內

25、系統時鐘和軟、硬件控制電路，轉換時間最長軟、硬件控制電路，轉換時間最長17s。一、任務分析一、任務分析任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表（2）芯片引腳）芯片引腳SCLK： 串行串行I/O時鐘輸入端。時鐘輸入端。CS： 芯片選用通端。芯片選用通端。SDO： 數字量輸出端。數字量輸出端。AIN：模擬信號輸入端。：模擬信號輸入端。REF+、 REF -：基準電壓輸：基準電壓輸入端。入端。任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表（2）芯片工作時序）芯片工作時序CSCS變低，變低，DODO輸出輸出上次上次ADAD轉換數轉換數字量最字量最高位高位每個每個CLOCKCLOCK的的下降沿

26、下降沿讀讀1 1位數位數第第8 8個個CLOCKCLOCK的的下降沿后將下降沿后將CSCS置置1 1，再次啟，再次啟動動ADAD轉換，此轉換，此時時DODO保持高阻保持高阻狀態(tài)狀態(tài)CSCS再次變低，再次變低，DODO輸出上次輸出上次ADAD轉換數字轉換數字量最高位量最高位任務任務1 電路圖電路圖任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表2.軟件分析軟件分析整體分析整體分析整體程序應該是數碼管動態(tài)顯示模塊（整體程序應該是數碼管動態(tài)顯示模塊（void display()）和）和AD轉換模塊（轉換模塊（void tlc549()）的無）的無限循環(huán)。程序結構參照子項目限循環(huán)。程序結構參照子項目1

27、的任務的任務2。任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表2.軟件分析軟件分析TLC549工作流程工作流程CS置置1SCLK下降沿下降沿將將SDO的值送的值送datdat左移左移1位位CS置置08次次任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表三、任務實施三、任務實施步驟步驟1：在：在Proteus軟件中軟件中完成完成仿真電仿真電路文件。路文件。步驟步驟2：參照參照ADC0808任務任務2完成程序完成程序，匯編無誤后，生成目標文件（匯編無誤后，生成目標文件（.HEX）。）。步驟步驟3：在：在Proteus軟件中加載目標文軟件中加載目標文件，仿真運行觀察結果。件，仿真運行觀察結果。步驟

28、步驟4：結果無誤，請求教師檢查、評：結果無誤，請求教師檢查、評價。價。步驟步驟5：編制項目報告。：編制項目報告。任務任務1 原始電壓顯示電壓表原始電壓顯示電壓表四、任務拓展四、任務拓展利用利用4片片TLC549實現實現4個支路的電壓巡檢。個支路的電壓巡檢。任務任務2 四路巡檢電壓表四路巡檢電壓表一、任務說明一、任務說明利用利用4片片TLC549實現實現4個支路的電壓巡檢。個支路的電壓巡檢。任務任務2 四路巡檢電壓表四路巡檢電壓表二、任務分析二、任務分析1.硬件分析硬件分析4片片TLC549通過各自的通過各自的CS端輪流選中（置零），端輪流選中（置零），任意時刻只有一片任意時刻只有一片549選中

29、，選中的芯片選中，選中的芯片SDO端可以讀數，其余三個芯片端可以讀數，其余三個芯片SDO端輸出為高阻端輸出為高阻狀態(tài)（狀態(tài)（Z狀態(tài)），因此可以采用以下接線方法：狀態(tài)），因此可以采用以下接線方法：4個芯片的個芯片的CS端采用獨立連接端采用獨立連接4個芯片的個芯片的SCLK共用共用4個芯片的個芯片的SDO端構成單向數據總線端構成單向數據總線當EN1、EN2、 EN3輪流為高電平 1 ，且任何時刻只能有一個三態(tài)輸出門工作時，則輸入信號A1B1、A2B2、A3B3 輪流以與非關系將信號送到總線上，而其它三態(tài)輸出門由于EN= 0 而處于高阻狀態(tài)，與總線斷開?？偩€ 數字電路基礎：三態(tài)輸出門應用數字電路基礎：三態(tài)輸出門應用任務任務2 電路圖電路圖任務任務2 四路巡檢電壓表四路巡檢電壓表2.軟件分析軟件分析-整體分析整體分析 利用定時器定時利用定時器定時1秒，主函數完成定時器和中斷初秒，主函數完成定時器和中斷初始化后，不斷重復調用顯示子函數和始