【正文】 MOVX ADPTR 要求在程序第一條指令中把決定是否能選中整個 ADC0809 芯片的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)指針在本電路中只要送到 DPTR 的最高位數(shù)據(jù)為 0 就能選中 ADC0809 而信道地址由累加器 A的最低 3位數(shù)字決定除了最高位以外 DPTR的其余 15位數(shù)據(jù)對于 ADC沒有任何意義除了較低 3位以外累加 器 A的其余 5位數(shù)據(jù)對于 ADC也沒有任何意義這是本程序的一大特點 c 第三種典型連接 在很多應(yīng)用場合 AT89C51 內(nèi)部的硬件資源例如 4KB 閃存 128B 內(nèi)部 RAM 一個串行口和 4 個 8 位并行口等已經(jīng)夠用就是說在很多應(yīng)用場合不需要外擴(kuò) RAM 或IO 口當(dāng) 51 單片機(jī)沒有外擴(kuò) RAM 和 IO 口時 ADC0809 就可以在概念上作為一個特殊的唯一的外擴(kuò) RAM 單元因為它是唯一的就沒有地址編號也就不需要任何地址線或者地址譯碼線只要單片機(jī)往外部 RAM寫入就是寫到 ADC0809的地址寄存器中只要單片機(jī)從外部 RAN 讀取數(shù)據(jù)就是讀取 ADC0809 的 轉(zhuǎn)換結(jié)果 編程概要 MOV A0F8HADC0809 信道 0 地址送到 A MOVX R0A 鎖定通道 0 并啟動轉(zhuǎn)換 MOVX AR0 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 其中間寄存器 R0 中的數(shù)據(jù)無論在啟動 ADC0809 還是在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時都沒有任何意義因此事先不必考慮往 R0 中送入什么數(shù)據(jù)這是本程序的一大特點 三種連接方式的綜合比較 第一種和第二種連接方式允許多片 ADC0809 與單片機(jī)連接第三種連接方式只能連接一片通常 1片 8通道 ADC0809就能滿足控制工程需要因此 在單片機(jī)沒有外擴(kuò) RAM 和 IO 接口時第三種連接方式時一種優(yōu)選方案需要 2 片或更多 ADC0809時第二種連接方式時一種優(yōu)選方案 第一種連接方式需要一片 74LS373 做地址鎖存器如果單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)有一片 73LS373 地址鎖存器那么第一種連接方式也不失為一種可以考慮的連接方式 器件介紹 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 ADC0809 是典型的 8 位 8 通道逐次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換器其實物如圖 25 所示它可以和微型計算機(jī)直接接口 圖 25ADC0809 實物圖 a ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 26 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)及引 腳圖 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 26 示圖中多路模擬開關(guān)可選通 8 路模擬通道允許 8 路模擬量分時輸入并共享一個 AD 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換地址鎖存與譯碼電路完成對 ABC 三個地址位進(jìn)行鎖存與譯碼如表 29 所示 表 29 ADC0809 通道選擇表 C ADDC B ADDB A ADDA 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 10 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 b ADC0809 的引腳 ADC0809 芯片為 28 引腳雙列直插式封裝其引腳排列如圖 29 所示 1 IN0～ IN78 路模擬量輸入通道 2 ABC 模擬信道地址線這 3 根地址線用于對 8 路模擬通道的選擇其譯碼關(guān)系如表 11 所示其中 A 為低地址 C 為高地址引腳圖中為 ADDAADDB 和 ADDC 3 ALE 地址鎖存允許信號對應(yīng) ALE 上跳沿 ABC 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中 4 START 轉(zhuǎn)換啟動信號 START 上升沿時復(fù)位 ADC0809START 下降沿時啟動芯片開始進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換在 AD 轉(zhuǎn)換期間 START 應(yīng)保持低電平本信號有時簡寫為 ST 5 D7～ D0 數(shù)據(jù)輸出線為三 態(tài)緩沖輸出形式可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連D0 為最低位 D7 為最高 6 OE 輸出允許信號用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)OE 0 輸出數(shù)據(jù)線呈高阻 OE 1 輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù) 7 CLK 時鐘信號 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路所需時鐘信號由外界提供因此有時鐘信號引腳通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號 8 EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 EOC 0 正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換 EOC 1 轉(zhuǎn)換結(jié)束使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志又可作為中斷請求信號使用 9 Vcc 5V 電源 GND 地 10 Vref 參考電壓參考電 壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較作為逐次逼近的基準(zhǔn)其典型值為 5V Vref 5V Vref 0V c ADC0809 的工作原理 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 AD轉(zhuǎn)換之后 EOC 輸出信號變低指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行直到 AD 轉(zhuǎn)換完成 EOC 變?yōu)楦唠娖街甘?AD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 注意 ALE信號常與 START信號 連在一起這樣連接可以在信號的前沿寫入地址信號在其后沿啟動 AD 轉(zhuǎn)換圖 27 為 ADC0809 信號的時序配合圖 圖 27 ADC0809 信號的時序配合 第 3 章 電路設(shè)計 31 技術(shù)要求 1 以 51 系列單片機(jī)為核心器件組成一個簡單的直流數(shù)字電壓表 2 最高量程為 4v 31602 液晶顯示器顯示至少能夠顯示兩位小數(shù) 4AD 轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法實現(xiàn)本設(shè)計使用的基本元器件是 AT89C51 單片機(jī)ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 1602 液晶顯示器開關(guān)按鍵電容電阻晶振標(biāo)準(zhǔn)電源等等設(shè)計的基本框圖如下 圖 31 設(shè)計的基本框圖 33 硬件電 路系統(tǒng)模塊的設(shè)計 系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我用的是 Proteus 軟件 系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路復(fù)位電路電源其原理圖如下 圖 32 復(fù)位電路 此模塊中單片機(jī)的晶振是 12MHZC1 和 C2 的電容是 22pfC3 可選 10UFR1 電阻為 1K AD 轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的連接 此設(shè)計中選擇的是 AD 轉(zhuǎn)換芯片的信道 1 信道 2 信道 3 數(shù)據(jù)輸出口連接單片機(jī)的 P0 口脈沖端連接單片機(jī)的 ale 口模塊連接如下圖 33 所示 1602 液晶與單片機(jī)連接 此模塊液晶的 RS 和 E 端分別連接單片 液晶的數(shù)據(jù)各端口連接單片機(jī)的P1 口具體如下圖 34 所示 34 按鍵控制電路的設(shè)計 三個通道鍵盤的三端分別與單片機(jī)的 P34P35P36 口連接另一端接地原理圖如圖 35 所示 鍵盤的功能可根據(jù)所測的電壓范圍通過按鍵來切換通道 圖 33 AD 轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的連接 圖 34 1602 液晶與單片機(jī)連接 圖 35 按鍵控制電路 35 系統(tǒng)電路的設(shè)計 此電路的工作原理是 5V 模擬電壓信號通過變阻器 VR1 分壓后由 ADC0809 的IN0 通道進(jìn)入由于使用的 IN0 通道所以 ADDAADDBADDC 都接低電平經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后 產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過其輸出通道 D0D7 傳送給 AT89C51 芯片的 P1 口 AT89C51負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生正確的顯示段碼傳送給 1602 液晶顯示器同時它還通過其四位 IO 口 P20P21P22P23 產(chǎn)生位選信號控制數(shù)碼管的亮滅此外AT89C51 還控制 ADC0809 的工作其中單片機(jī) AT89C51 通過定時器中斷從 P24 輸出方波接到 ADC0809 的 CLOCKP26 發(fā)正脈沖啟動 AD 轉(zhuǎn)換 P25 檢測 AD 轉(zhuǎn)換是否完成轉(zhuǎn)換完成后 P27 置高從 P1 口讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果送給 LED 顯示出來 簡易數(shù)字直流電壓表的硬件電路已經(jīng)設(shè)計完成 就可以選取相應(yīng)的芯片和元器件利用 Proteus 軟件繪制出硬件的原理并仔細(xì)地檢查修改直至形成完善的硬件原理圖但要真正實現(xiàn)電路對電壓的測量和顯示的功能還需要有相應(yīng)的軟件配合才能達(dá)到設(shè)計要求 圖 36 總電路圖 36 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計方案選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計時常用的是匯編語言和 C 語言匯編語言的特點是占用內(nèi)存單元少執(zhí)行效率高執(zhí)行速度快但它依賴于計算機(jī)硬件程序可讀性和可移植性比較差而 C 語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高但語言簡潔使用方便靈活運算 豐富表達(dá)化類型多樣化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富具有結(jié)構(gòu)化的控制語句程序設(shè)計自由度大有很好的可重用性可移植性等特點 由于現(xiàn)在單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了很高的水平內(nèi)部的各種資源相當(dāng)?shù)呢S富CPU的處理速度非常的快用 C語言來控制單片機(jī)無疑是一個理想的選擇所以在本設(shè)計中采用 C 語言編寫軟件程序 的設(shè)計 根據(jù)模塊的劃分原則將該程序劃分初始化模塊 AD 轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序這三個程序模塊構(gòu)成了整個系統(tǒng)軟件的主程序如圖 37 所示 圖 37 數(shù)字式直流電壓表主程序框圖 初始化程序 謂初始化是對將要用到的 51 系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展 芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定初始化子程序的主要工作是設(shè)置定時器的工作模式初值預(yù)置開中斷和打開定時器等 AD 轉(zhuǎn)換子程序 AD 轉(zhuǎn)換子程序用來控制對輸入的模塊電壓信號的采集測量并將對應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元其轉(zhuǎn)換流程圖如圖 38 所示 圖 38 AD 轉(zhuǎn)換流程圖 顯示子程序 顯示子程序采用動態(tài)掃描實現(xiàn) 1602 液晶顯示器的數(shù)值顯示在采用動態(tài)掃描顯示方式時要使得液晶顯示器顯示的比較均勻又有足夠的亮度需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率當(dāng)掃描頻率在 70HZ 左右時能夠產(chǎn)生比較好的顯示效果一般可以采用間隔 10ms 對液晶顯示器進(jìn)行動 態(tài)掃描一次每一位液晶顯示器的顯示時間為 1ms 第 4 章 系統(tǒng)的調(diào)試 完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計制作和軟件編程之后要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計意圖正常運行必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試 41 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試發(fā)現(xiàn)和糾正程序的錯誤同時也能發(fā)現(xiàn)硬件的故障首先單獨調(diào)試各子程序是否能夠按照預(yù)期的功能接口電路的控制是否正常最后調(diào)試整個程序尤其注意的是各模塊間能否正確的傳遞參數(shù) a 檢查液晶顯示模塊程序在主程序中調(diào)用 display 和 dislay_zifu 函數(shù)觀察在 1602 液晶上是否能夠顯示相應(yīng)的字符如果 不能則在相關(guān)的子程序中設(shè)計斷點反復(fù)調(diào)試直到能夠顯示 b 檢查按鍵模塊程序本設(shè)計的按鍵模塊程序是用狀態(tài)機(jī)的方法可以在key_state1 狀態(tài)下加一個任務(wù)如顯示一個字符在液晶上觀察是否正確顯示 c 檢查 AD 轉(zhuǎn)換模塊程序可以在硬件電路的輸入端輸入已知的幾個電壓分別觀察液晶上是否顯示相應(yīng)的電壓值 d 檢查數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換模塊程序可以按硬件電路的按鍵開關(guān)輸入相應(yīng)的電壓觀察液晶顯示的電壓值是否一致如果一致則數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的算法正確的 e 總調(diào)試當(dāng)相應(yīng)的各模塊環(huán)節(jié)都正確后可程序下載到單片機(jī)接上電源運行再檢查所有功能觀察是否能預(yù)期的一樣如果一 樣說明設(shè)計成功完成 本設(shè)計的調(diào)試主要以軟件為主其中系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是Proteus 軟件而程序方面采用的是匯編語言用 Keil 軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī) 加入仿真輔助信號 0～ 4v 電壓測試儀的