用LCD1602和ADC0832设计的两路电压表.doc

作者 张小波学习情境3-数字电压表的设计之 基于lcd1602和adc0832设计的数字电压表 点名，复习1、 ds1302的引脚及其功能，以及ds1302与单片机的硬件连接？2、 如何编写基于1602lcd的显示驱动程序？ 新课讲授3.1基于lcd1602和adc0832设计的数字电压表这堂课我们来学习adc0832芯片的应用。模数（ad）和数模（da）转换是模拟电路和数字电路进行沟通的渠道，在数字电路里，电平只有高和低两种状态，比如5v和0v，对应着1和0；模拟电路里，电平则理论上有无数个状态，比如0v、0.1v、0.2v等等。如何将模拟电平值在数字电路里表达出来呢？这就需要ad转换过程。adc0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道a/d转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，且目前已经有很高的普及率。学习并使用adc0832可是使我们了解a/d转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。3.11 adc0832芯片adc0832具有以下特点：（1）8位分辨率;（2）双通道a/d转换;（3）输入输出电平与ttl/cmos相兼容；（4）5v电源供电时输入电压在05v之间；（5）工作频率为250khz，转换时间为32s；（6） 一般功耗仅为15mw；（7）8p、14pdip（双列直插）、picc多种封装；（8）商用级芯片温宽为0c to +70c?，工业级芯片温宽为40- +85引脚及功能:图 6-1-1 dac0832引脚图cs：片选使能，低电平有效ch0：模拟输入通道0，或作为in+/-使用ch1：模拟输入通道1，或作为in+/-使用gnd：芯片参考0电位(地)di:数据信号输入，选择通道控制do:数据信号输出，转换数据输出clk:芯片时钟输入vcc：电源输入adc0832为8位分辨率a/d转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05v之间。芯片转换时间仅为32s，具有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过di数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。正常情况下adc0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是cs、clk、do、di。但由于do端与di端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将do和di并联在一根数据线上使用。时序图：图6-1-2 adc0832时序图与ds1302非常相似，cs作为选通信号，在时序图中可以看到，从cs置为低电平开始，一直到置为高电平结束。clk提供时钟信号。当adc0832未工作时其cs输入端应为高电平，此时芯片禁用，clk和do/di的电平可任意。当要进行a/d转换时，须先将cs使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端clk输入时钟脉冲，do/di端则使用di端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前di端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前di端应输入2位数据（sgl、odd）用于选择通道功能，当此2位数据为“1”、“0”时，只对ch0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对ch1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将ch0作为正输入端in+，ch1作为负输入端in-进行输入。当2位数据为“0”、“1”时，将ch0作为负输入端in-，ch1作为正输入端in+进行输入。在完成输入启动位、通道选择之后，到第3 个脉冲的下沉之后di端的输入电平就失去输入作用，此后do/di端则开始利用数据输出do进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由do端输出转换数据最高位data7，随后每一个脉冲下沉do端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据data0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出data0。随后输出8位数据，到第19 个脉冲时数据输出完成，也标志着一次a/d转换的结束。最后将cs置高电平禁用芯片，此时就可以开始读出数据，转换得到的数据会被送出二次，一次高位在前传送，一次低位在前传送，连续送出。在程序读取二个数据后，我们可以加上检验来看看数据是否被正确读取。作为单通道模拟信号输入时adc0832的输入电压是05v且8位分辨率时的电压精度为19.53mv。如果作为由in+与in-输入的输入时，可将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。但值得注意的是，在进行in+与in-的输入时，如果in-的电压大于in+的电压,则转换后的数据结果始终为00h。6.12 系统硬件设计硬件系统主要有单片机最小系统电路，lcd1602液晶显示电路，adc0832模数转换电路3个电路模块。为了便于仿真观测，在adc0832模数转换电路的模拟信号输入端并接了虚拟电压表，液晶显示器显示的电压值应当和虚拟电压表测得的电压一致。具体硬件连线图如下图6-1-3所示：图6-1-3 硬件结构图3.1.3 软件系统设计 软件系统主要分两大类：一是关于adc0832的函数的设计，有获取通道a/d转换结果的函数（get_value_adc0832()）,及其刷新显示缓冲函数（refresh_disp_buffer()）;二是lcd1602驱动显示程序，对于1602的用法，我们比较熟悉，在此不作叙述。本项目的关键就是获取a/d转换结果函数的编写。根据adc0832的引脚功能和时序图可知，对于该程序的设计分以下几个步骤：起始控制位的设置，即开始启动芯片转换；输入模式的选择，该步骤在第一个下降沿到来之前设置；设置通道，adc0832有2个输入通道ch0,ch1，在第二个下降沿到来之前，通过设置di引脚的电平来实现通道的选择；模式和通道选择好后，在第三个下降沿到来之前，把引脚di设置为高电平，表示a/d转换的准备工作已经完成，真正的数据转换工作开始；数据处理分两次进行，一次为对第4-11个脉冲数据进行处理，一次为对第12-19个脉冲进行处理；最后停止转换，设置引脚cs为高电平。下面为获取adc0832转换数值的具体程序：/ 获取指定通道的a/d转换结果uchar get_value_adc0832( ) uchar i,dat1=0,dat2=0;/ 起始控制位cs=0; _nop_(); _nop_();clk=0; _nop_(); _nop_();di=1; _nop_(); _nop_();clk=1; _nop_(); _nop_();/ 第一个下降沿之前，设置di=1/0；/ 选择单端/差分（sgl/dif）模式中的单端输入模式clk=0; di=1; _nop_(); _nop_();clk=1; _nop_(); _nop_();/ 第二个下降沿之前，设置di=0/1；选择ch0/ch1clk=0; di=1; _nop_(); _nop_();clk=1; di=0; _nop_(); _nop_();/第三个下降沿之前，设置di=1；clk=0;di=1;_nop_(); _nop_();/第4-11个脉冲期间读数据（msb-lsb）for(i=0;i8;i+) clk=1; _nop_(); _nop_(); clk=0; _nop_(); _nop_();dat1=dat1msb）for(i=0;i8;i+) dat2=dat2|(uchar)(do)i);clk=1; _nop_(); _nop_(); clk=0; _nop_(); _nop_(); cs=1; di=1; /clk=1; return result_adc0832=(dat1=dat2)?dat1:0;获取了a/d转换结果后就应该把数值显示在lcd1602显示屏上，所以应该对转换后的结果做一个处理，处理代码如下：void refesh_disp_buffer() uint t=result_adc0832*500.0/255;/ display_buffer17 = t/100+0; /整数位 display_buffer19 = t/10%10+0; /两个小数位 display_buffer110 = t%10+0;上述代码中的第一行语句把转换的结果（result_adc0832）乘以500.0再除以255的目的是为了得到显示结果的各个位的数码。假设虚拟电压表的数值为3.25，那么根据adc0832的转换规则可知，adc0832的转换结果result_adc0832=500；要想正确显示3.25就应当把3.25变成325，然后把3、2、5显示在1602显示屏上。实现这个功能的代码就是：t=result_adc0832*500.0/255。程序中后面的3条语句就是把要显示的电压值的各个数值分解出来，并送到显示缓冲数组中。 课堂小结本节课我们主要学习了如何应用adc0832设计一个数字电压表。知道了在硬件上adc0832芯片和单片机的连接，在软件方面，我们着重介绍了如何获取a/d转换结果函数的设计，这需要我们从adc0832芯片的技术资料中获得设计程序的方法。这充分说明利用单片机控制硬件芯片时，芯片的引脚功能、控制逻辑和控制时序对程序的设计是多么的重要。 完整程序代码#include #include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit cs = p10;sbit clk = p11;sbit di = p12;sbit do = p12;sbit rs = p20;sbit rw = p21;sbit e = p22;uchar result_adc0832=0; /转换结果变量uchar display_buffer216 = current voltage:, (ch)= 0.00v ;/函数声明uchar get_value_adc0832();/ 获取指定通道的a/d转换结果void refesh_disp_buffer();/ 刷新显示缓冲 void lcd_busy_check(); /忙检查void lcd_write_command(uchar cmd);/向lcd写入命令void write_lcd_data(uchar dat);/向lcd写入数据void initialize_lcd1602(); /液晶初始化函数void lcd_display(uchar str);/在lcd上显示字符串void delayms(uint x);/ 延时程序uchar read_state();/读取lcd的状态/-/ 主程序/- void main() uchar j;initialize_lcd1602();/液晶初始化函数while(1) for(j=0;jlsb）for(i=0;i8;i+) clk=1; _nop_(); _nop_(); clk=0; _nop_(); _nop_();dat1=dat1msb）for(i=0;i8;i+) dat2=dat2|(uchar)(do)i);clk=1; _nop_(); _nop_(); clk=0; _nop_(); _nop_(); cs=1; di=1; /clk=1; return result_adc0832=(dat1=dat2)?dat1:0;/-/ 刷新显示缓冲/-void refesh_disp_buffer() uint t=result_adc0832*500.0/255;/ display_buffer17 = t/100+0; /整数位 display_buffer19 = t/10%10+0; /两个小数位 display_buffer110 = t%10+0;/-/ 延时程序/-void delayms(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0;i120;i+);/-/读取lcd的状态/-uchar read_state() uchar state; rs = 0; rw = 1; e = 1; delayms(1); state=p0; e = 0; delayms(1); return state;/-/忙等待/- void lcd_busy_check() while(read_state()& 0x80!=0x80); delayms(1);/-/向lcd写入命令/-void lcd_write_command(uchar cmd) lcd_busy_check();rs = 0;rw = 0;e = 0;p0 = cmd;e = 1;delayms(1);e = 0;/-/向lcd写入数据/-void write_lcd_data(uchar dat) lcd_busy_check();rs = 1;rw = 0;e = 0;p0 = dat;e = 1;delayms(1);e = 0;/-/lcd初始化/-void initialize_lcd1602()lcd_write_comman