中职劳动版《单片机应用技术（C语言）》课题6 任任务5 简易数字电压表课件

任务5 简易数字电压表 1．了解A/D的基本概念。 2．了解ADC0809的内部结构及转换原理。 3．掌握ADC0809的各引脚功能及初始化过程。 4．掌握单片机控制ADC0809实现0～5V直流电压测量的方法。 5．能够设计并制作简易数字电压表。 数字电压表是诸多数字式仪表的核心与基础，以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表（如温度计、电子称等）。本任务采用AT89S51单片机和ADC0809模数转换芯片来设计一个简易的数字电压表，要求其能够对输入的0～5V模拟直流电压进行测量，并通过3位7段的LED数码管进行显示，测量误差约为0.01V。 数字电压表 电子称 一、A/ D的基本概念 将模拟量转换成数字量，简称为A/D转换。完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter) ，简称ADC。 模拟量 数字量 二、ADC0809简介 ADC0809是采用CMOS工艺制成的单片8位8通道逐次逼近式A/D转换器，通过一套基准电压与取样保持电压进行比较，从而将模拟量直接转换成数字量。其特点是工作速度快，转换精度容易保证，使用也比较方便。其输入的模拟电压与数字量输出之间的转换关系是： ADC0809的核心部分是8位A/D转换器，它由比较器、逐次逼近寄存器、D/A转换器及控制和定时5部分组成，其逻辑框图及引脚排列如下图所示。 a）内部逻辑框图 b）引脚排列图 1．引脚功能说明 引脚编号 引脚定义 功 能 说 明 26 ~ 28、1 ~ 5 IN0 ~ IN7 8路模拟量输入端 14 、15、8、 17 ~ 21 D0 ~ D7 8位数字量输出端 23~25 ADDC、ADDB、ADDA 3位地址输入线（选通8路模拟输入中的一路） 22 ALE 地址锁存允许信号，输入高电平有效，对应ALE上升沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中 6 START A/D转换启动信号，输入高电平有效 START上升沿时，复位ADC0809 START下降沿时，启动芯片开始进行A/D转换 （在A/D转换期间，START应保持低电平） 引脚编号 引脚定义 功 能 说 明 7 EOC A/D转换结束信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用 9 OE 数据输出允许信号，高电平有效。当A/D转换结束时，OE=1，打开输出三态门，输出数字量，控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高阻 10 CLK 时钟脉冲输入端（时钟频率不高于1280kHz） 12、16 VREF（＋）、VREF（－） 基准电压 11 Vcc 电源（+5V） 13 GND 地 （续表） 2．模拟通道选择 选中的 模拟通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 地 址 ADDC 0 0 0 0 1 1 1 1 ADDB 0 0 1 1 0 0 1 1 ADDA 0 1 0 1 0 1 0 1 3．ADC0809的工作过程 首先输入3位地址码（ADDC、ADDB、ADDA），并使ALE=1，将地址码存入地址锁存器中。此地址经译码后，选通8路模拟通道之一到比较器。给START一个上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换完毕，结果数据已存入锁存器。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 4．转换数据的传送 （1）定时传送方式 （2）查询方式 （3）中断方式 三、ADC的主要技术指标 1．分辨率 A/D转换器的分辨率（Resolution）是指引起A/D转换器的输出数字量变动一个二进制数码的最低有效位（LSB）时输入模拟量的最小变化量。 ［例］ 某A/D转换器输入模拟电压变化范围为0～10V时： 解： ① 若为8位ADC，其分辨率为： ② 若为10位ADC，其分辨率为 ③ 若为12位ADC，其分辨率为 2．转换速度 完成一次A/D转换（从接到转换启动信号开始，到输出端获得稳定的数字信号）所经过的时间叫做转换时间，转换时间越短，则转换速度越快。 双积分型ADC的转换时间在几十毫秒至几百毫秒之间；逐次比较型ADC的转换时间大都在10～50µs之间；并行比较型ADC的转换时间可达10ns。 3．转换误差 转换误差也叫相对精度或相对误差，表示A/D转换器实际输出的数字量与理论上的输出数字量之间的差别，通常用最低有效位（LSB）的