單片機實訓(xùn)模擬量輸入輸出設(shè)計與實現(xiàn)

單片機實訓(xùn)模擬量輸入輸出設(shè)計與實現(xiàn)第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日教學(xué)目的掌握模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片與單片機的連接方法及典型應(yīng)用。掌握用查詢方式、中斷方式完成模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換程序的編寫方法。第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模擬量I/O接口的作用實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境——連續(xù)變化的模擬量

例如：電壓、電流、壓力、溫度、位移、流量計算機內(nèi)部——離散的數(shù)字量二進制數(shù)、十進制數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制模擬量D/A傳感器執(zhí)行元件A/D數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量輸入(數(shù)據(jù)采集)模擬量輸出(過程控制)計算機第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日模擬量I/O通道的組成模擬接口電路的任務(wù)模擬電路的任務(wù)0010110110101100工業(yè)生產(chǎn)過程傳感器放大濾波多路轉(zhuǎn)換&采樣保持A/D轉(zhuǎn)換放大驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換輸出接口

計算機執(zhí)行機構(gòu)輸入接口物理量變換信號處理信號變換I/O接口輸入通道輸出通道第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器

ADC0809是8通道8位的，以逐次逼近原理進行模—數(shù)轉(zhuǎn)換的器件；內(nèi)部有一個8通道模擬多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由三態(tài)鎖存器輸出；片內(nèi)沒有時鐘，需外接時鐘信號。第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日ADC0809主要特性8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫耍晦D(zhuǎn)換時間為100μs；單個＋5V電源供電；模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)；工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度；低功耗，約15mW。第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日ADC0809外部特性一ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝IN0～IN7：8路模擬量輸入端；D0～D8：8位數(shù)字量輸出端；ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路；CLK：時鐘脈沖輸入端；REF(+)、REF(-)：基準(zhǔn)電壓；Vcc：電源，單一＋5V；GND：地；第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日通道選擇表

地址碼CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日ADC0809外部特性二ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START：A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日ADC0809工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中；此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器；START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位；下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行；直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請；當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示程序模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示流程圖模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示程序開始初始化啟動A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換完成？數(shù)據(jù)輸出延時結(jié)束第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日工作模塊1數(shù)字電壓表設(shè)計與實現(xiàn)

使用AT89S52單片機，采用動態(tài)顯示的方式，把8通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0808采樣的電壓值的大小經(jīng)單片機處理后由數(shù)碼管顯示出來，量程為0-5V，顯示格式：X.XXX。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日數(shù)字電壓表電路設(shè)計

由于需要顯示多位，因此數(shù)碼管采用了較節(jié)省I/O口線的動態(tài)顯示方式。第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日認識數(shù)碼管(P132)數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖ABCDEFGDP第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日數(shù)碼管電路圖共陰數(shù)碼管共陽數(shù)碼管第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日數(shù)碼管的編碼規(guī)則第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日數(shù)字電壓表程序設(shè)計

數(shù)碼管顯示電壓值實現(xiàn)分析模數(shù)轉(zhuǎn)換采用的是8位的ADC0808，因此其分辨力為5*1/2^8V，即19.6mV。為了得到各位待顯示的數(shù)字的大小，采取了除法和取余相結(jié)合的方式：dat[3]=tmp/10000; /最高位dat[2]=tmp/1000%10;dat[1]=tmp/100%10;dat[0]=tmp/10%10; /最低位

數(shù)字電壓表控制C語言程序第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日C語言結(jié)構(gòu)體類型

結(jié)構(gòu)體與前面介紹過的數(shù)組一樣，是一種構(gòu)造類型的數(shù)據(jù)，它是將若干個不同類型的數(shù)據(jù)變量有序地組合在一起而形成的一種數(shù)據(jù)的集合體。組成該集合體的各個數(shù)據(jù)變量稱為結(jié)構(gòu)成員。整個集合體使用一個單獨的結(jié)構(gòu)變量名。一般來說結(jié)構(gòu)中的各個變量之間是存在某些關(guān)系的，如時間數(shù)據(jù)中的時、分、秒等。第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)體類型的定義

定義一個結(jié)構(gòu)體類型的一般形式為：struct結(jié)構(gòu)體名{成員項列表};其中“struct”是關(guān)鍵字，作為定義結(jié)構(gòu)體類型的標(biāo)志；“結(jié)構(gòu)體名”由用戶自行定義；“成員列表”為該結(jié)構(gòu)體中的各個成員，由于結(jié)構(gòu)體可以由不同類型的數(shù)據(jù)組成，因此對結(jié)構(gòu)體中各成員都要進行數(shù)據(jù)類型的說明。第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)體類型變量的定義

結(jié)構(gòu)體定義好以后，就可以指明該結(jié)構(gòu)體的具體對象，即定義該種類型的變量，結(jié)構(gòu)體類型變量的定義主要有如下三種方式：先定義結(jié)構(gòu)體類型，再定義變量名在定義結(jié)構(gòu)體類型的同時定義結(jié)構(gòu)體變量名直接定義結(jié)構(gòu)體變量第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日先定義結(jié)構(gòu)體類型，再定義變量名定義一個表示時間的結(jié)構(gòu)體類型。structtime{

unsignedcharhour;

unsignedcharminute;

unsignedcharsecond;};定義好一個結(jié)構(gòu)體后，就可以用它來定義結(jié)構(gòu)體變量。一般格式為：struct結(jié)構(gòu)體名結(jié)構(gòu)體變量名1，結(jié)構(gòu)體變量名2，...結(jié)構(gòu)體變量名n；用結(jié)構(gòu)體time來定義時間的結(jié)構(gòu)體變量：structtimetime1;結(jié)構(gòu)體變量time1具有structtime類型的結(jié)構(gòu)，可以使用該結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)。第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日定義結(jié)構(gòu)體類型的同時定義結(jié)構(gòu)體變量名一般格式為：struct結(jié)構(gòu)體名{成員列表}結(jié)構(gòu)體變量名1，結(jié)構(gòu)體變量名2，...結(jié)構(gòu)體變量名n；

第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日直接定義結(jié)構(gòu)體變量

一般格式如下：struct{成員列表}結(jié)構(gòu)體變量名1，結(jié)構(gòu)體變量名2，...結(jié)構(gòu)體變量名n;第三種方法直接省略了結(jié)構(gòu)體名，一般不提倡。第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)體變量的引用

定義了一個結(jié)構(gòu)體變量之后，就可以對它進行引用，既可以進行賦值、存取和運算。結(jié)構(gòu)體變量的引用是通過對其成員的引用來實現(xiàn)的。引用結(jié)構(gòu)體變量中的成員格式為：結(jié)構(gòu)體變量名.成員名其中“.”是引用結(jié)構(gòu)體成員的運算符。例如：time1.hour=20,表示給結(jié)構(gòu)體變量time1中的成員hour賦值。對結(jié)構(gòu)體變量中的各個成員可以像普通變量一樣進行賦值、存取和運算。第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)體變量的初始化

對結(jié)構(gòu)體變量可以在定義的時候進行初始化；也可以在定義后對各個成員單獨進行初始化。例如：time1.hour=20;

//結(jié)構(gòu)體成員賦初值time1.minute=35;time1.second=55;第二十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)體變量需要注意的地方

結(jié)構(gòu)體類型與結(jié)構(gòu)體變量是兩個不同的概念。定義一個結(jié)構(gòu)體類型時只給出了該結(jié)構(gòu)體的組織形式，并沒有給出具體的組織成員，因此結(jié)構(gòu)體不占用任何存儲空間。結(jié)構(gòu)體變量則是一個結(jié)構(gòu)體中的具體對象，會給結(jié)構(gòu)體變量分配存儲空間，因此可以對結(jié)構(gòu)體變量名進行賦值、存取和運算。一個結(jié)構(gòu)體中的成員還可以是另外一個結(jié)構(gòu)體類型中的變量，既