任务一 制作数字显示电压表（1）（课件）-《单片机技术及应用》(高教版第四版) 同步精品课堂

任务一 制作数字显示电压表（1） 单片机技术及应用 同步精品课堂 高等教育出版社第 4 版 1 了解 A/D 转换的原理 掌握串行 A/D 转换器 ADC0832 的引脚功能和控制方法 学会使用相关工具和材料制作量程为 0 - 5V 的数字显示电压表 了解不同类型 A/D 转换器的基本原理及特点 A/D 转换的基本概念 ADC0832 的引脚功能和控制方法 理解不同类型 A/D 转换器的工作原理 调试数字显示电压表，确保测量准确 在工业生产和日常生活中，数字显示电子温度表应用广泛。 今天我们将从制作数字显示电压表开始，逐步完成数字显示电子温度表的制作，测量范围为 0 - 100℃。 任务一 制作数字显示电压表 - 学习情境 该项目将利用温度传感器LM35、运算放大电路、51单片机最小系统板、动态显示数码显示电路板，制作一个数字显示电子温度表，要求测量范围为0~100℃。 项目要求 利用串行A/D 转换器ADC0832、单片机最小系统和动态显示电路板制作一个量程为0~5 V的数字显示电压表。 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 A/D 转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。 A/D 转换 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种串行口的 8 位分辨率、双通道 A/D 转换芯片，具有体积小、兼容性强、性价比高等优点，应用非常广泛。 串行 A/D 转换器 (ADC0832) - 芯片介绍 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 串行 A/D 转换器 (ADC0832) - 引脚排列图 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 VDD 、VSS 为电源端和接地端，VDD 同时兼任参考电压 UREE 端。 CS 为片选端，低电平有效。 DI 为数据信号输入端，通道选择控制。 DO 为数据信号输出端，转换数据输出。 CLK 为时钟信号输入端，要求低于 600kHz。 CHO、CH1 为模拟信号输入端 (双通道)。 串行 A/D 转换器 (ADC0832) - 引脚功能 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线，分别是 CS (片选信号)、CLK (时钟信号)、DO (数据输出信号)、DI (数据输入信号)。由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效，与单片机的接口是双向的，所以通常将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。本项目中，ADC0832 与 51 单片机的接口如图所示。 串行 A/D 转换器 (ADC0832) - 控制方法 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 现在的软件无线电、数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度，一般的测控系统也希望在精度上有所突破，人类数字化的浪潮推动了A/D转换器不断变革，而A/D转换器是人类实现数字化的先锋。 A/D 转换器的分类简介 A/D转换器发展了30多年，经历了多次的技术革新，从并行、逐次逼近型、积分型ADC，到近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC，它们各有其优缺点，能满足不同的应用场合的使用。 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 积分型 (如 TLC7135)：积分型 A/D 转换的工作原理是将输入电压转换成时间 (脉冲宽度信号) 或频率 (脉冲频率)，然后由定时器 / 计数器获得数字值。 A/D 转换器的分类 - 积分型 其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片 A/D 转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 逐次比较型 (如 TLC0831)：逐次比较型 A/D 转换器由一个比较器和 D/A 转换器通过逐次比较逻辑构成，从 MSB (最高位) 开始，顺序地将输入电压与内置 D/A 转换器输出进行比较，经 n 次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。 A/D 转换器的分类 - 逐次比较型 优点是速度较高、功耗低，在低分辨率 (<12 位) 时价格便宜，但高精度 (>12 位) 时价格很高。 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 并行比较型 / 串并行比较型 (如 TLC5510)：并行比较型 A/D 转换器采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称 Flash (快速) 型。由于转换速率极高，n 位的转换需要 2^n - 1 个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频 A/D 转换器等速度要求特别高的领域。 A/D 转换器的分类 - 并行比较型 / 串并行比较型 串并行比较型 A/D 转换器在结构上介于并行比较型和逐次比较型之间，最典型的是由 2 个 n/2 位的并行比较型 A/D 转换器配合 D/A 转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为 Half flash (半快速) 型。 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 ∑-△调制型 (如 AD7705)：∑-△调制型 AD 由积分器、比较器、1 位 D/A 转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间 (脉冲宽度) 信号，用数字滤波器处理后得到数字值。 A/D 转换器的分类 - ∑-△调制型 电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。它主要用于音频和测量 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 电容阵列逐次比较型：电容阵列逐次比较型 A/D 转换器在内置 D/A 转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列 D/A 转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。 A/D 转换器的分类 - 电容阵列逐次比较型 如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单片 A/D 转换器。目前的逐次比较型 A/D 转换器大多为电容阵列式。 任务一 制作数字显示电压表 - 知识准备 压频变换型 (如 AD650)：压频变换型 (Voltage - Frequency Converter) 是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种 A/D 转换器的分辨率几乎可以无限增加，只要取样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。 A/D 转换器的分类 - 压频变换型 其优点是分辨率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成 A/D 转换。 任务一 制作数字显示电压表 - 任务准备 工具及材料准备： 工作准备： ① 软件：Protel DXP 2004、Proteus 7.4、Keil uVision2、EasyPRO Programmer、流程图绘制软件。 ② 硬件：计算机 1 台、编程器 1 台、最小系统电路板 1 块、电池盒 1 个、数码动态显示电路板 1 块、杜邦线若干。 穿好工作服，戴好防静电手环，穿绝缘胶鞋。 清洁工作台面，清理工作区域，工具、仪器仪表摆放整齐有序。 随堂检测1 A/D 转换的定义是什么？ 答案：A/D 转换就是模数转换，把模拟信号转换成数字信号。 ADC0832 芯片的 CS 引脚有什么作用？ 答案：CS 为片选端，低电平有效，用于选择 ADC0832 芯片进行工作。 随堂检测2 积分型 A/D 转换器的优缺点是什么？ 答案：优点是用简单电路就能获得高分辨率；缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。 在制作数字显示电压表时，需要准备哪些软件？ 答案：需要准备 Protel DXP 2004、Proteus 7.4、Keil uVision2、EasyPRO Programmer、流程图绘制软件。 随堂检测3 简述 ADC0832 芯片的引脚功能。 答案： ①　VDD. VSS 为电源端和接地端，VDD 同时兼任参考电压 UREE 端。 ②　CS 为片选端，低电平有效。 ③　DI 为数据信号输入端，通道选择控制。 ④　DO 为数据信号输出端，转换数据输出。 ⑤　CLK 为时钟信号输入端，要求低于 600kHz。 ⑥　CHO. CH1 为模拟信号输入端（双通道）。 随堂检测4 列出常用的几种类型 A/D 转换器。 答案： ①　积分型（如 TLC7135） ②　逐次比较型（如 TLC0831） ③　并行比较型 / 串并行比较型（如 TLC5510） ④　∑ - △调制型（如 AD7705） ⑤　电容阵列逐次比较型 ⑥　压频变换型（如 AD650） 1 讨论不同类型 A/D 转换器在不同应用场景中的选择。分析 ADC0832 芯片在实际应用中的局限性及改进方法。 1. A/D 转换 任务一 制作数字显示电压表（1） 2. 串行 A/D 转换器 (ADC0832) 芯片介绍 引脚排列图 实物图 引脚功能 控制方法 积分型 逐次比较型 并行比较型 / 串并行比较型 ∑ - △调制型 电容阵列逐次比较型 压频变换型 3. A/D 转换器的分类 感谢观看 25 $$