可自動(dòng)切換量程的數(shù)字電壓表

1、可自動(dòng)切換量程的數(shù)字電壓表一、 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 制作可調(diào)量程的電壓表，通過繼電器調(diào)節(jié)電壓表的量程，使電壓在0V200mV，200mV2V之間轉(zhuǎn)換。二、 各個(gè)芯片的資料 1、 ADC0832 ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。該芯片具有體積小，兼容性，性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。 ADC0832 具有以下參數(shù)： 8位分辨率； 雙通道A/D轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容； 5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間； 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32S； 一般功耗僅為15mW； 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC 多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為0

2、76;C to +70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40°C to +85°C；芯片接口說明： CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。 GND 芯片參考0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 單片機(jī)對(duì)ADC0832 的控制原理：正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單

3、片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當(dāng)此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)

4、CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3 個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19

5、個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是05V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí)，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。 2、74HC573 74HC573和74LS373原理一樣，8數(shù)據(jù)鎖存器。主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制 OE：output_enable,輸出使能; LE：latch_enab

6、le,數(shù)據(jù)鎖存使能,latch是鎖存的意思; Dn：第n路輸入數(shù)據(jù); On：第n路輸出數(shù)據(jù);（1）真值表 Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Qo X X H Z 第四行：當(dāng)OE1是,無論Dn、LE為何,輸出端為高阻態(tài); 第三行：當(dāng)OE0、LE0時(shí),輸出端保持不變; 第二行第一行：當(dāng)OE0、LE1時(shí),輸出端數(shù)據(jù)等于輸入端數(shù)據(jù); 在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)： a OE0; b 先將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的口線上輸出到Dn; c 再將LE從0->1->0 d 這時(shí),你所需要輸出的數(shù)據(jù)就鎖存在On上了,輸入的數(shù)據(jù)在變化也影響不到輸 （2）高阻態(tài) 輸出既不是高電平,也不是低電平,

7、而是高阻抗的狀態(tài);在這種狀態(tài)下,可以多個(gè) 芯片并聯(lián)輸出;但是,這些芯片中只能有一個(gè)處于非高阻態(tài)狀態(tài),否則會(huì)將芯片燒毀; （3）數(shù)據(jù)鎖存 當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時(shí),在芯片的輸出端,數(shù)據(jù)仍然保持; （4）數(shù)據(jù)緩沖 加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。3、74HC245 總線驅(qū)動(dòng)器，典型的TTL型三態(tài)緩沖門電路。由于單片機(jī)等CPU的數(shù)據(jù)地址控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動(dòng)器。另外，也可以使用74HC244等其他電路，74HC244比74HC245多了鎖存器。第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR=“1”高電平時(shí)信號(hào)由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時(shí)信號(hào)由“B”端輸入“A”

8、端輸出。 第29腳“A”信號(hào)輸入輸出端，A1=B1 A8=B8，A1與B1是一組，如果DIR=“1”O(jiān)E=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”O(jiān)E=“0”則B1輸入A1輸出，其它類同。 第1118腳“B”信號(hào)輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。 第19腳OE，使能端，若該腳為“1”A/B端的信號(hào)將不導(dǎo)通，只有為“0”時(shí)A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。第10腳GND，電源地。第20腳VCC，電源正極三、 硬件電路圖四、 硬件電路分析 硬件電路大體可以分為四個(gè)模塊：量程選擇模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)碼顯示模塊、單片機(jī)及其外圍電路。量程選擇模塊：由可調(diào)輸入電源、繼電器

9、、運(yùn)算放大器和限壓電路組成?？烧{(diào)電源由負(fù)載5V電壓的滑動(dòng)變阻器構(gòu)成，調(diào)節(jié)觸頭即可改變輸入運(yùn)放“+”端的電壓。繼電器的作用就是通過開關(guān)的變換以改變接入運(yùn)放“-”端和輸出端的電阻，及通常所稱的“Rf” 檔位的選擇也是以此為硬件基礎(chǔ)的。繼電器的電磁鐵一端接+5V電源，另一端則接在NPN型三極管的集電極。三極管的基極則與單片機(jī)的P1.2.相連，其間有一個(gè)5K的電阻，是三極管工作在截止區(qū)或飽和區(qū)，避免工作在放大曲。借助軟件設(shè)計(jì)，改變P1.2的電平即可控制繼電器的工作狀態(tài)，進(jìn)而改變接入電壓的放大倍數(shù)，從而達(dá)到改變檔位的要求。 AD轉(zhuǎn)換模塊：鉗位保護(hù)電路是為了防止電壓超過ADC0832的正常轉(zhuǎn)換電壓而設(shè)計(jì)的

10、。ADC0832進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，其具體的工作原理和控制方法在元器件的介紹中將詳細(xì)敘述。 數(shù)碼顯示模塊：由三個(gè)八段數(shù)碼管、兩片數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片74HC245和一片鎖存和緩沖芯片74HC573以及單片機(jī)P0口（字形）、P1.5、P1.6、P1.7（字位）構(gòu)成。 單片機(jī)及外圍電路：包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)，6MHZ晶振，復(fù)位電路，電源和一些為使單片機(jī)正常工作的相應(yīng)連接。五、 工作原理調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器給運(yùn)放正端輸入一電壓（<2V），該電壓通過運(yùn)放放大后接入ADC0832，ADC0832在軟件設(shè)定下對(duì)放大后的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼，再借助于軟件判斷，對(duì)該電壓進(jìn)行合適的檔位選擇（00.2V選用25倍檔位

11、；02V選用2.5倍檔位）。選用合適的檔位得到正確的二進(jìn)制碼后，進(jìn)行BCD轉(zhuǎn)換，然后通過數(shù)碼顯示電路讀出被測(cè)電壓的值。六、 程序流程圖程序包括變量聲明部分、主程序、各功能處理子程序（AD轉(zhuǎn)換子程序、檔位選擇子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序、數(shù)碼管顯示子程序）1. 主程序 調(diào)AD轉(zhuǎn)換子程序開始調(diào)BCD碼轉(zhuǎn)換子程序調(diào)數(shù)碼管顯示子程序調(diào)檔位選擇子程序返回2. 各功能處理子程序 AD轉(zhuǎn)換子程序（見下頁(yè)）：R7-1=0？將A中數(shù)據(jù)送30HA左移一位將Cy中數(shù)據(jù)送ACC.0利用Cy存串行數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換（配合時(shí)鐘）置轉(zhuǎn)換位數(shù)R7為8選擇模擬量輸入通道（配合時(shí)鐘）給片選端置低電平開始返回主程序 檔位選擇子程序（見下頁(yè)）：高位=1?（30H）=#19H?Cy=1?開始Cy清零返回主程序返回AD轉(zhuǎn)換子程序P1.2置高電平，換00.2V檔（30H）=#0FFH?P1.2置低電平，換02V檔YNNYYYNNBCD碼轉(zhuǎn)換子程序：開始將30H中數(shù)據(jù)送AA中數(shù)據(jù)乘以200A/100后的余數(shù)在/10存40H高八位存A返回主程序存41H商存42H余數(shù) /100顯示子程序 開始關(guān)顯示40H中數(shù)據(jù)送A作字形偏移量字形表首地址送DPTR根據(jù)A+DPTR取字形送P0口P1.5置低電平第一個(gè)