ADC0809是CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。目前僅在單片機(jī)初學(xué)應(yīng)用設(shè)計中較為常見。因此本文介紹了一種數(shù)字電壓表，其采用了ADC0809來進(jìn)行電壓的采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換，用AT89S52單片機(jī)來做控制單元，進(jìn)行電壓的測量和顯示。
1.系統(tǒng)硬件設(shè)計
1.1系統(tǒng)構(gòu)成
該系統(tǒng)主要包括幾大模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、顯示模塊、按鍵模塊等。采用AT89S52作為控制模塊，ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換模塊的核心，ADC0809本身具有8路模擬量輸入端口，通過C、B、A，3位地址輸入端，能從8路中選擇一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如每隔一段時間依次輪流改變3位地址輸入端的地址，就能依次對8路輸入電壓進(jìn)行測量。LED數(shù)碼管的顯示采用軟件譯碼動態(tài)顯示，通過按鍵模塊的操作可以選擇8路循環(huán)顯示，也可以選擇某條單路顯示。
1.2數(shù)據(jù)采集電路
數(shù)據(jù)采集電路是系統(tǒng)的主要組成部分，ADC0809具有8路模擬量輸入通道IN0~IN7，通過3位地址輸入端C、B、A(引腳23~25)進(jìn)行選擇。引腳22為地址鎖存控制端ALE，當(dāng)輸入為高電平時，C、B、A引腳輸入的地址鎖存于ADC0809內(nèi)部鎖存器中，經(jīng)內(nèi)部譯碼電路譯碼選中相應(yīng)的模擬通道。引腳6為啟動轉(zhuǎn)換控制端START，當(dāng)輸入一個2 μs寬的高電平脈沖時，就啟動ADC0809開始對輸入通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。引腳7為A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開始轉(zhuǎn)換時，EOC信號為低電平，經(jīng)過一段時間，轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC輸出高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放于ADC0809內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)寄存器中。引腳9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE，當(dāng)OE為高電平時，存放于輸出數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)通過ADC0809的數(shù)據(jù)線D0~D7輸出。引腳10為ADC0809的時鐘信號輸入端CLOCK.在連接時，ADC0809的數(shù)據(jù)線D0~ D7與AT89S52的P1口相連接，ADC0809的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動信號START、數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE分別與AT89S51的P3口相連接，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC與AT89S52的P3.2相連接。時鐘信號輸入端CLOCK信號，由單片機(jī)的地址鎖存信號ALE得到，采集電路如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)采集電路
2.軟件設(shè)計
2.1主程序
主程序包含初始化部分，調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序和調(diào)用顯示子程序，如圖2所示。
圖2 主程序流程圖
初始化部分包含存通道數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化和顯示緩沖區(qū)初始化。另外，對于單路顯示和循環(huán)顯示，系統(tǒng)設(shè)置了一個初始標(biāo)志位。
初始化時標(biāo)志位設(shè)置為0,默認(rèn)為循環(huán)顯示，當(dāng)它為1時，則單路顯示，標(biāo)志位通過外部按鍵控制。
2.2數(shù)據(jù)處理子程序
ADC0809轉(zhuǎn)換之后輸出的結(jié)果是8位二進(jìn)制數(shù)。由公式(1)可知，當(dāng)ADC0809輸出為(111111111)時，輸入電壓值VI=5.00V;當(dāng)ADC0809輸出為(00000000)時，輸入電壓值為VI=0.00V;當(dāng)ADC0809輸出為(10000000)時，輸入電壓值VI=2.50V.由于單片機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算時結(jié)果只取整數(shù)部分，因此當(dāng)輸出為(10000000)時計算出的電壓值VI=2.00V，很不準(zhǔn)確。為了提高精確度，必須把小數(shù)部分保留，具體方法是：如果小數(shù)點(diǎn)后保留兩位，在運(yùn)算的時候分子乘以100，保留三位就乘以1000;本設(shè)計是在小數(shù)點(diǎn)后保留兩位，運(yùn)算方式如公式(2)。
VI=Dout /255×5 (1)
VI=Dout/255×5×100=Dout×100/51 (2)
由式(2)可知當(dāng)ADC0809輸出為(10000000)時，單片機(jī)運(yùn)算結(jié)果為250;然后由單片機(jī)將250除以10得到商為25，余數(shù)為0，再將25除以10得到商為2，余數(shù)為5;由此得到較為精確的數(shù)值。
結(jié)語
本文總結(jié)了基于ADC0809設(shè)計的數(shù)字電壓表，實現(xiàn)了采集8路數(shù)據(jù)，并將結(jié)果在四位一體數(shù)碼管上進(jìn)行滾動顯示或單獨(dú)顯示的功能，測量的最小分辨率為0.019V;該數(shù)字電壓表具有電路簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以方便地進(jìn)8路A/D轉(zhuǎn)換量的測量，并可選擇在數(shù)碼管上滾動顯示或單路顯示的不同工作模式。
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