用lcd1602和adc0808设计的数字电压表

作者张小波学习情境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±21LSB,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引脚功能作者张小波图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ADDCADDBADDA000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7（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。在需作者张小波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，作者张小波地址便马上被锁存，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。作者张小波图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：#includereg52.h#includeintrins.hunsignedlongdat_adc0808;uintadc0808_init()//AD初始化{START=0;作者张小波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#includereg52.h#includeintrins.h#includestring.h#includeLCD1602.h#includeADC0808.h//---------------忙检查-------------------//ucharLCD_Busy_Check(){ucharLCD_Status;RS=0;RW=1;E=1;delay4us();LCD_Status=P0;E=0;returnLCD_Status;作者张小波}//--------------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_Command(0x06);delay50us(10);//字符进入模式：屏幕不动，字符后移Write_LCD_Command(0x01);delay50us(10);//清屏}//-----------在LCD上显示字符串-----------------*/voidLCD_Display(uchar*str){uchari;for(i=0;istrlen(str);i++){Write_LCD_Data(str[i]);delay50us(100);作者张小波}}2、lCD1602_H头文件#ifndef__lCD1602_H__#define__LCD1602_H__#includereg52.h#definedat_portP0#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definedelay4us(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}sbitRS=P2^0;//RS=1数据RS=0命令sbitRW=P2^1;//RW=1读取RW=0写入sbitE=P2^2;//E使能信号ucharLCD_Busy_Check();//忙检查voidWrite_LCD_Command(ucharcmd);//向LCD写入命令voidWrite_LCD_Data(uchardat);//向LCD写入一个字节的数据函数voidInitialize_LCD1602();//液晶初始化函数voidLCD_Display(uchar*str);//在LCD上显示字符串#endif3、ADC0808.C源程序#includereg52.h#includeintrins.h#includeADC0808.hunsignedlongdat_adc0808;uchardisplay_buffer[][16]={{Currentvoltage: