模擬電壓顯示器要點(diǎn)

1、摘要本文介紹了一種基于單片機(jī)的模擬電壓顯示器的設(shè)計(jì)。 該設(shè)計(jì)主要由主控系統(tǒng)模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊及顯示模塊等模塊組成。 A/D 轉(zhuǎn)換主要由芯片 ADC0809來(lái)完成（因?yàn)?ADC0809無(wú)法仿真，所以在仿真時(shí)使用ADC0808,它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量在傳送到主控系統(tǒng)模塊。主控系統(tǒng)模塊選擇了 8031 單片芯片作為控制芯片，該模塊主要是把A/D 轉(zhuǎn)換模塊ADC0809專送來(lái)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示，再由于8031沒有內(nèi)置的程序存儲(chǔ)器 ROM所以需要程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊對(duì)其進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，功耗低

2、，所用的元件較少，成本低。 此 模擬電壓顯示器可以通過(guò)改變電位器 W1產(chǎn)生的0-5V電壓，依次點(diǎn)亮L1-L12共 十二個(gè)LED。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)A/D 轉(zhuǎn)換 電壓顯示器 z 、.前言電壓顯示器是對(duì)電壓進(jìn)行顯示的裝置， 是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和設(shè)備調(diào)試中的一種常用設(shè)備。 本文 介紹了采用80C31單片機(jī)作為主控制器，通過(guò)W1電位器來(lái)設(shè)置調(diào)整產(chǎn)生0-5V的電壓值，并由十二個(gè) LED 數(shù)碼管顯示表示相應(yīng)的輸入電壓值。本系統(tǒng)由單片機(jī)程控設(shè)定數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路點(diǎn)亮相應(yīng)的LED數(shù)碼管。A/D的輸入電壓每增加 5/12 V (417mV),則點(diǎn)亮一個(gè) LED。當(dāng)A/D的輸入電壓>4.

3、58V時(shí)，12個(gè)LED全部點(diǎn)亮。 當(dāng) A/D 的輸入電壓<0.417V 時(shí)， 12 個(gè) LED 全部熄滅。本文主要分析了模擬電壓顯示器的設(shè)計(jì)需求， 闡述了模擬電壓顯示器的軟硬件的設(shè)計(jì)原則， 介紹了模擬電壓顯示器各模塊電路的功能及設(shè)計(jì)思路， 完成了模擬電壓顯示器的全部設(shè)計(jì)， 給出了完整的電路圖和程序。 本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是單片機(jī)主控系統(tǒng)和D/A 轉(zhuǎn)換電路， 設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是怎樣利用 8 位的 A/D 對(duì) W1 輸出的電壓進(jìn)行采樣，通過(guò)單片機(jī)控制，根據(jù)采樣值 點(diǎn)亮相應(yīng)的 12 個(gè) LED 數(shù)碼管。第一章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)該模擬電壓顯示器采用80C31系列單片機(jī)為主控

4、芯片，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對(duì) W1輸出的電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)采樣值點(diǎn)亮相應(yīng)的LEQ即利用電位器 W1產(chǎn)生的0-5V電壓，一次點(diǎn)亮十二個(gè)LED。主要技術(shù)指標(biāo)： A/D 的輸入電壓每增加5 12 V（417mV） ，則點(diǎn)亮一個(gè)LED 。當(dāng) A/D的輸入電壓>4.58V 時(shí)， 12 個(gè) LED 全部點(diǎn)亮。當(dāng) A/D 的輸入電壓<0.417V 時(shí)， 12 個(gè) LED 全部熄滅。該模擬電壓顯示器由單片機(jī)系統(tǒng)、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、分頻電路、譯碼器模塊、LED驅(qū)動(dòng)顯示電路、鎖存器模塊等模塊構(gòu)成。2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)， 詳細(xì)分析模擬電壓顯示器的設(shè)計(jì)需求， 并進(jìn)行軟硬件的總體

5、設(shè)計(jì)。 在完成總體設(shè)計(jì)后， 進(jìn)行硬件功能模塊的設(shè)計(jì)， 利用 proteus 軟件和 Keil4 軟件完成模擬電壓顯示器的全部電路的軟硬件設(shè)計(jì)工作， 利用 Keil4 軟件完成模擬電壓顯示器的全部控制軟件的仿真調(diào)試工作。利用 Proteus 軟件完成大部分功能模塊的電路仿真。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求， 在保證實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上， 要盡可能降低系統(tǒng)成本。 整個(gè)系統(tǒng)從功能上劃分為主控系統(tǒng)模塊、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、分頻電路、譯碼器模塊、 LED 驅(qū)動(dòng)顯示電路、鎖存器模塊等模塊。1、 主控系統(tǒng)模塊方案一：采用各類數(shù)字電路來(lái)組成控制系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)處理，如選用CPL*可

6、編程邏輯器件。本方案不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，對(duì)信號(hào)處理比較困難。方案二： 采用 8031 單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元， 通過(guò) A/D 對(duì) W1 輸出的電壓進(jìn)行采樣。此系統(tǒng)比較靈活，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求1 。比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，故本設(shè)計(jì)采用方案二來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路由于 8031 單片機(jī)內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器ROM ， 所以無(wú)論程序長(zhǎng)短， 都必須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。在選擇程序存儲(chǔ)器芯片時(shí)， 首先必須滿足程序容量， 其次在價(jià)格合理情況下盡量選用容量大的芯片。芯片少，接線簡(jiǎn)單，芯片存儲(chǔ)容量大，程序調(diào)整余量大。本次設(shè)計(jì)選用276

7、4 8K*8字節(jié)的EPROM芯片，該芯片接口簡(jiǎn)單，工作可靠，占用單片機(jī) I/O 口線資源少。 3、A/D轉(zhuǎn)換模塊本設(shè)計(jì)中需要利用 A/D轉(zhuǎn)換對(duì) W1輸出的模擬電壓值進(jìn)行采樣，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字量顯示， 所以需要用到A/D轉(zhuǎn)換芯片。本設(shè)計(jì)中采用 A/DC0808 A/D轉(zhuǎn)換芯片，該芯片是一種8路模擬車入的8位逐次逼近式 的A/D轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部除了 8位A/D轉(zhuǎn)換電路外，還有一個(gè) 8路模擬開關(guān)，其可以根據(jù)地 址譯碼信號(hào)來(lái)選擇 8路模擬輸入，可以使 8路模擬輸入公用一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，提 高了經(jīng)濟(jì)性。4、分頻電路模塊本設(shè)計(jì)中需要將4MHz晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)八分頻后做為A/DC0808的時(shí)鐘信號(hào)。所以

8、需要分頻芯片對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用的是74LS393芯片對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻，該芯片是一個(gè)雙四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，價(jià)格便宜。5、譯碼器模塊本設(shè)計(jì)中A/DC0809采樣輸出后送到單片機(jī)，需要一個(gè)譯碼器來(lái)產(chǎn)生地址信號(hào)，由此信 號(hào)來(lái)決定單片機(jī)地址。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用的是74LS138譯碼器芯片來(lái)產(chǎn)生地址信號(hào)，74LS138是常用的3-8 線譯碼器，常用于單片機(jī)和數(shù)字電路中。6、LED驅(qū)動(dòng)顯示電路模塊本設(shè)計(jì)中需要根據(jù) W1輸出的不同的電壓值， 依次點(diǎn)亮12個(gè)LED數(shù)碼管，則系統(tǒng)中需要 一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路對(duì)12個(gè)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，才能正常顯示。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了 74L

9、S240芯片對(duì)12個(gè)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。74LS240是八單線驅(qū)動(dòng)器（反碼、三態(tài)輸出），能夠很好地驅(qū)動(dòng) 12個(gè)LEQ7、鎖存器模塊本設(shè)計(jì)中，在 A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，P0 口地址和數(shù)據(jù)是分時(shí)輸出的，所以需要鎖存對(duì)其 地址進(jìn)行鎖存，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了74LS373芯片對(duì)其地址進(jìn)行鎖存。三、系統(tǒng)原理框圖模擬電壓顯示器整個(gè)系統(tǒng)的原理框圖如下圖1所示:圖1整個(gè)系統(tǒng)的原理框圖第二章 系統(tǒng)硬件各功能模塊的設(shè)計(jì)本章主要對(duì)主控系統(tǒng)模塊，程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路與鎖存器模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊三個(gè)主要模塊進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)分析，最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。 一、主控系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) 1、8031單片機(jī)簡(jiǎn)介128B內(nèi)部RAM 3

10、2個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí) 中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)， 8031可降 至0Hz靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許 RAM定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方 式保存RAMfr的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有工作直到下一個(gè)硬件復(fù) 位。8031采用PDIP封裝形式，引腳配置如圖2所示。Pi j&C1i40 VCCP1.1 C239 FXJO (ADO)P12 C33A W.l (ADI)P13C4373 F*0 2(AD2>P1.4 匚536 P03 (A

11、口單MOSI P1J5 E6¥ P0.4 (AD4)MISQ9 Pl JG C734 PO 烏(AM)(3CKIP17C&33明啟(ADJASTC&32 ra.7 (AD7)(RKD) P3j0 匚1031 EA/VPPTXD P3.1 匚1130 ALE/FHOG兩T% R3W匚1229 PS EM(FNT1)巴3 3 匚1328 P2 7 (A15)(T0| P3.4 C1427 P2J8 (A14>(Tl P3 M 匚15冬 P2.5 (A13)(wn； psjg c注 P2.4 A12RD) P3.7 匚1724 P23 (All)STALE C1e23

12、 P22 (A1QXTALl CI922 PS 1 (ASIGNDC含051 P2J0 (尚Sj圖2 8031的引腳圖2、8031芯片的各引腳功能P0 口：這組引腳共有8條，P0.0為最低位。這8個(gè)引腳有兩種不同的功能， 分別適用于不同的情況，第一種情況是8031不帶外存儲(chǔ)器，P0 口可以為通用I/O 口使用，P0.0-P0.7用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，這時(shí)輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖 存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性； 第二種情況是8031帶片外存儲(chǔ)器，P0.0-P0.7在CPUW問片外存儲(chǔ)器時(shí)先傳送 片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPLM片外存儲(chǔ)器的讀/

13、寫數(shù)據(jù)。P0 口為開 漏輸出，在作為通用I/O使用時(shí)，需要在外部用電阻上拉。P1 口：這8個(gè)引腳和P0 口的8個(gè)引腳類似，P1.7為最高位，P1.0為最低 位，當(dāng)P1 口作為通用I/O 口使用時(shí)，P1.0-P1.7的功能和P0 口的第一功能相同， 也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。P2 口：這組引腳的第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為 通用I/O 口使用，它的第一功能和P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外 存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不是像P0 口那樣傳送存儲(chǔ)器的讀/寫數(shù)據(jù)。P3 口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同，第二功能為 控制功能，每

14、個(gè)引腳并不完全相同，如下表 2所示：表2 P3 口各位的第二功能P3 口各位第二功能P3.1TXD （用行口輸出）P3.2/INT0 （外部中斷0輸入）P3.3/INT1（外部中斷1輸入）P3.4T0 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）P3.5T1 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）P3.6/WR （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫允許）P3.7/RD （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀允許）P3.0RXT （用行口輸入）Vcc為+5V電源線，Vss接地。ALE地址鎖存允許線，配合P0 口的第二功能使用，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， 8031的CPUS P0.0-P0.7引腳線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀/寫數(shù)據(jù)。在不 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，8

15、031自動(dòng)在ALE線上輸出頻率為1/6震蕩器頻率的脈沖序 列。該脈沖序列可以作為外部時(shí)鐘源或定時(shí)脈沖使用。/EA:片外存儲(chǔ)器訪問選擇線，可以控制8031使用片內(nèi)ROME使用片外ROM, 若/EA=1,則允許使用片內(nèi)ROM,若/EA=0,則只使用片外ROM/PSEN片外ROM勺選通線，在訪問片外 ROM寸，8031自動(dòng)在/PSEN線上產(chǎn) 生一個(gè)負(fù)脈沖，作為片外ROMS片的讀選通信號(hào)。RST復(fù)位線，可以使8031處于復(fù)位（即初始化）工作狀態(tài)。通常8031復(fù)位 有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。XTAL1和XTAL2片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微 調(diào)電容，即用來(lái)連接8031片內(nèi)O

16、SC震蕩器）的定時(shí)反饋回路。3、單片機(jī)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的接線如圖 3:圖3單片機(jī)接線圖二、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路與鎖存器模塊的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)分析由于8031單片機(jī)不像89C51單片機(jī)那樣，內(nèi)部存在程序存儲(chǔ)器 ROM所以必須 在8031的外圍電路中對(duì)其進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，8031對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器均可進(jìn)行0000HHFFFFH的64K字節(jié)地址內(nèi)容的有效尋址。8031外擴(kuò)展存儲(chǔ) 器時(shí)，P2作高位的地址輸出，P0作低位地址輸出和數(shù)據(jù)線。2、具體設(shè)計(jì)考慮系統(tǒng)的需要，我們將8031的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展為8K*4 EPROM采用2764作 為ROMS片。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的容量大于256字節(jié)，故EPROMS內(nèi)地址

17、線除了由P0 口經(jīng)地址 存儲(chǔ)器提供低8位地址外，還需要由P2 口提供若干條地址線，我們選用 4K的 2732 EPROM故地址線應(yīng)該是13條，為系統(tǒng)中只擴(kuò)展一片 EPROM所以不用片 選信號(hào)，即EPROM勺接地。在程序擴(kuò)展中，我們選用的地址鎖存器是74LS373,當(dāng)三態(tài)門的 為低電平時(shí)，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許 Q端輸出，否則 為高電平，輸出為三態(tài)門斷開，輸 出端對(duì)外電路呈高阻態(tài)，所以在這里為低電平，這時(shí)當(dāng)G端為高電平時(shí)，鎖存器輸出和輸入的狀態(tài)是相同的，當(dāng) G由高電平下落為低電平時(shí)，輸入端 1D-8D 的數(shù)據(jù)鎖入1CH 8Q中。當(dāng)2764讀方式下為低電平有效。當(dāng) VPP=+5V寸,EPROMt

18、于讀工作方式：這時(shí) 由給定地址信號(hào)決定被選中存儲(chǔ)器單元信息。被讀出到數(shù)據(jù)輸出端DAD7上。維持方式：當(dāng) 為高電平時(shí)，VPP為+5V, EPROMt于低功耗方式，輸出端均為高 阻態(tài)，這與 輸入無(wú)關(guān)。編程方式：在 VPP加上+25V編程電源并在 和地端跨接 一個(gè)0.1uf的電容以干擾電壓的瞬間對(duì)2764編程方式，被編程的8位數(shù)據(jù)以并 行方式送到數(shù)據(jù)輸出斷編程校驗(yàn)。3、程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路與鎖存器模塊在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的接線如圖4：風(fēng)?？?PO.1/AD1PDaCADl叩與用 FDJSADS pc7澗a?口 FZJA1!PZSA13FZ.7fA1Smux, pj.trrxiH3fUTT圖4 74LS373與2

19、764芯片接線圖三、A/D轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)1、A/D轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)介A/D轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便pc等進(jìn)行處理。A/D轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路，按照各種A/D芯片的轉(zhuǎn)化原理可分為 積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、2-A調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。2、各種類型A/D的優(yōu)缺點(diǎn)1）積分型A/D優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路 就能獲得高分辨率,但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。2）并行比較型 A/D采用多個(gè)比較器，僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱 FLash（快速）型。由 于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模

20、也極大，價(jià)格也高，只適 用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。3）串并行比較型 A/D結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由 2個(gè)n/2位的并 行型A/D轉(zhuǎn)換器配合D/A轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱為Half flash（半快速）型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)（Multistep/Subrangling ）型A/D ,而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度 又可稱為流水線（Pipelined ）型A/D ,現(xiàn)代的分級(jí)型 A/D中還加入了對(duì)多次 轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類 A/D速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。4）型A/D由積分器、比較器、1位D/A轉(zhuǎn)換器和數(shù)

21、字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間 （脈沖寬度）信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù) 字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測(cè)量。5）電容陣列逐次比較型 A/D在內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器中采用電容 矩陣方式，也可稱為電荷再分配 型。一般的電阻陣列 D/A轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片A/D轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。6）壓頻變換型（如 A/D650 ）是通過(guò)間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率，然后

22、用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種 A/D的分辨率幾乎可以無(wú)限增加，只要采樣的時(shí)間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個(gè)數(shù)的寬 度。其優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、功耗低、價(jià)格低，但是需要外部計(jì)數(shù)電路共同完成A/D轉(zhuǎn)換。7）逐次逼近型 A/D由一個(gè)比較器和 D/A轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成，從 MSB開始，順 序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng) n次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辯率（<12位）時(shí)價(jià)格便宜，但高精度（>12位）時(shí)價(jià)格很高。3、逐次逼近式A/D原理逐次逼近式A/D是比較常見的一種 A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時(shí)間為微

23、秒級(jí)。采用逐次逼近法的 A/D轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器及控制邏輯 電路組成。轉(zhuǎn)換原理如圖 5圖5逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器原理圖基本原理是從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級(jí)增減祛碼 進(jìn)行試探。逐次逼近法轉(zhuǎn)換過(guò)程是：初始化時(shí)將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時(shí)，先將逐次逼近寄存器最高位置1 ,送入D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器，稱為Vo,與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi進(jìn)行比較，若 Vo<Vi ,該位1被保留，否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為1,將寄存器中新的 數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的Vo再與Vi比較，若Vo<

24、;Vi ,該位1被保留，否則被清除。重復(fù)此過(guò)程，直至逼近寄存 器最低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的 數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。 逐次逼近的操作過(guò)程是在一個(gè)控制電路的控制下進(jìn)行的。4、ADC0808型A/D轉(zhuǎn)換器1）主要特性ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，帶有使能控制端， 與微機(jī)直接接口， 片 內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開關(guān)，可以對(duì) 8路0-5V輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 由于ADC0808設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干種模/數(shù)變換技術(shù)的長(zhǎng)處，所以該芯片非常適應(yīng)于過(guò)程控 制，微控制器輸入通道的接口電路，智能儀器和機(jī)床控制等領(lǐng)域 其主要性能如下： 分辨率為8位；

25、精度：ADC080孫于± 1LSB （ADC080孫于± 1/2LSB）;單+5V供電，模擬輸入電壓范圍為0+ 5V;具有鎖存控制的8路輸入模擬開關(guān)；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL電平兼容；功耗為15mWV不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整；101280KHz典型值為轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率范圍： 時(shí)鐘頻率640KHz轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100仙S。2) ADC0809勺內(nèi)部結(jié)構(gòu)及弓I腳功能STARTEOC08路模擬開關(guān)8位A/D轉(zhuǎn)換器C-LC-ECB AKL地址鎖存與譯碼態(tài) 輸 出 鎖 存 器一* D7一* D6一 D5一，D4一，D3一一 D2一+ D1一* D0IN3 二

26、128 .IN2IN4 口227-IN1IN5 .326 二IN0IN6 ,425 二AIN7 .524_BSTART-6923_CEOC7822.ALED3 二:8021-D7OE 二9D20 二D6CLK10A19二D5VCC1118-D4V(十)二1217doGND1316V(-)D1 二1415-D2V(+)。 o V(-)、IN0IN7, 8路模擬量輸入端。、D7DO, 8位數(shù)字量輸出端。、ALE 地址鎖存允許信號(hào)輸入端。通常向此引腳輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，可將三 位地址選擇信號(hào)A、R C鎖存于地址寄存器內(nèi)并進(jìn)行譯碼， 選通相應(yīng)的模擬輸入 通道。、START啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入端。一

27、般向此引腳輸入一個(gè)正脈沖，上 升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器，下降沿后開始 A/D轉(zhuǎn)換。、CLK時(shí)鐘信號(hào)輸入端。、EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。A/D轉(zhuǎn)換期間EOCM氐電平，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后 EOC高電平。、OE輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng) OE為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換 結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D7D0弓唧。當(dāng)OE為低電平時(shí)，D7D0引腳對(duì)外呈高阻狀態(tài)。、G R A, 8路模擬開關(guān)的地址選通信號(hào)輸入端，3個(gè)輸入端的信號(hào)為000 111時(shí)，接通IN0IN7對(duì)應(yīng)通道。、VR( +)、VR( ):分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。3、ADC0809勺工作過(guò)程首先輸入3位地址，并使ALE=1將地址存入地址鎖存器中。此

28、地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。STARTt升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A /D轉(zhuǎn)換，之后EOC俞出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/ D轉(zhuǎn)換完成， EOCE為高電平，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用 作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE俞入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到 數(shù)據(jù)總線上。5、ADC0809t系統(tǒng)設(shè)計(jì)中白接線圖如圖 6圖6 ADC0809接線圖四、總體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)UOC根據(jù)各個(gè)模塊方案的選擇和具體設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)出模擬電壓顯示器整個(gè)系統(tǒng)的電路圖 如圖7:即MC® e ig PC i'M-叩”T：即 S/MK PD 00即心心

29、GO CLK'-4-PLH鏤PL I陽(yáng) 葭HXi R2.1M1用卬同3 P2J9M4R.FWiRSjUiR® 扉:Lf a J 'tni PJ.SlWPJ.WM.wnP3W：F37.FD歌X然孌CLOCK-： tTARTEMvREFi-+：i VREFrj圖7模擬電壓顯示器總體設(shè)計(jì)電路圖此電路的工作原理是：+5V模擬電壓信號(hào)通過(guò)變阻器 W1分壓后由ADC08008 的IN0通道進(jìn)入（由于使用的IN0通道，所以ADDA,ADDB,ADDO低電平，即A2, A1, A0均為“0”），經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)其輸出通道 AD0-AD7 傳送給8031芯片的P0 口，8031負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確 的顯示段碼，并且用8031的P1 口和P3 口的低四位通過(guò)由三個(gè) 74LS240構(gòu)成的12 位的驅(qū)動(dòng)電路控制12個(gè)LED發(fā)光二極管。