17用lcd1602和adc0808设计的数字电压表
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17用lcd1602和adc0808设计的数字电压表
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；☆点名，复习；1、ADC0832的引脚及其功能，以及与单片机的；数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待；积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转；逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根；在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结；6.2基于LCD
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。6.2．1 ADC0808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±2LSB,ADC 0809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引脚功能图6-2-1 ADC0808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。 （5）ALE、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，ADC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6-2-2
ADC0808内部结构4、工作时序与使用说明 图6-2-3
ADC0808工作时序ADC 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，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。 图6-2-5主程序流程图 2、A/D转换程序 图6-2-6 A/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：#include&reg52.h& #include &intrins.h&unsigned long dat_adc0808;
uint adc0808_init()
// AD初始化 {START=0;包含各类专业文献、中学教育、应用写作文书、专业论文、生活休闲娱乐、高等教育、各类资格考试、17用lcd1602和adc0808设计的数字电压表等内容。　
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课程设计--ADC0808数模转换与显示
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一种简易数字电压表的设计与制作
在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，而电压的测量最为常见，现在学生使用的数字万用表能够测量多种电量，并且具有一定的精度，使用方便。为了让学生更好地了解数字电压表的工作原理，从而激发他们对单片机课程的学习兴趣。本文从软硬件设计、proteus仿真、制作实物、误差分析几个方面着手，阐述数字电压表的工作原理、数据的程序处理方法、数字信号软件滤波原理。
2.硬件设计
硬件电路设计由4个部分组成：a/d转换电路，at89c51单片机系统，led显示系统、测量电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示。其总设计框图如下：
此电路的工作原理是：+5v模拟电压信号通过变阻器vr1分压后由adc08008的in0通道进入(由于使用的in0通道，所以adda,addb,addc均接低电平)，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道d0-d7传送给at89c51芯片的p0口，at89c51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码传送给四位led,同时它还通过其四位i/o口p2.0、p2.1、p2.2、p2.3产生位选信号控制数码管的亮灭。
简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成，就可以选取相应的芯片和元器件，利用pROTEUS软件绘制出硬件的原理，并仔细地检查修改，直至形成完善的硬件原理图。但要真正实现电路对电压的测量和显示的功能，还需要有相应的软件配合，才能达到设计要求。
3.软件设计
根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，a/d转换子程序和显示子程序，这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序，如图2所示。
整个程序设计的核心在于对a/d转换的数据进行处理，包括数字滤波处理，数据小数位数的处理等。a/d转换子程序用来控制对输入的模块电压信号的采集测量，并将对应的数值存入相应的内存单元。
显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示，在采用动态扫描显示方式时，要使得led显示的比较均匀，又有足够的亮度，需要设置适当的扫描频率，当扫描频率在70hz左右时，能够产生比较好的显示效果，一般可以采用间隔10MS对led进行动态扫描一次，每一位led的显示时间为1MS.
4.结果及误差分析
由于单片机at89c51为8位处理器，当输入电压为5.00v时，adc0808输出数据值为255(ffh)，因此单片机最高的数值分辨率为0.)。这就决定了电压表的最高分辨率只能到0.0196v,从表1可看到，测试电压一般以0.01v的幅度变化。
当in0口输入电压值为13.5v时，显示结果如图3所示。测量误差为0.1v.
从表1可以看出，简易数字电压表测得的值基本上比标准电压值偏大0-0.01v,这可以通过校正adc0808的基准电压来解决或者通过软件校准的方式来降低误差。因为该电压表设计时直接用5v的供电电源作为电压，所以电压可能有偏差。当要测量大于5v的电压时，可在输入口使用分压电阻，而程序中只要将计算程序的除数进行调整就可以了。
从测试的数据看，其绝对误差均控制在1v以下，而相对误差均在1%以下，能够满足大部分场合应用的需要，如采用实验数据归纳的方法，将得出的数据绘制成曲线，再使用更为合理的算法，将得到更加准确的结果。
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