《Proteus仿真平臺單片機項目式教程》課件 （李任青）項目10 數(shù)字電壓表

主講：XXX單片機技術(shù)《Proteus平臺單片機項目式教程》單片機技術(shù)項目10數(shù)字電壓表-1.DA轉(zhuǎn)換課程引入

1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點）3實物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。上節(jié)課我們講了一個簡易的16鍵電子琴。通過矩陣鍵盤的識別編程實現(xiàn)可以自由彈奏的電子琴，大家可以跟我一起看一下效果，進行一次復(fù)習(xí)回顧。提問：電子琴的設(shè)計哪些關(guān)鍵點：（1）高音、中音、低音，不同的音階怎么實現(xiàn)？定時器裝載不同T值。（2）音樂的音拍，不同的曲調(diào)怎么實現(xiàn)？定時器實現(xiàn)延時控制。一、課程引入第二步：啟發(fā)式引入新的問題：大家知道計算機主控屬于數(shù)字器件，現(xiàn)實生活中，模擬信號是實際物理量的主要形式，所以計算機應(yīng)用系統(tǒng)里缺乏不了信號處理前向通道和后向通道，那就是AD和DA。（順利嵌入思政元素：采樣、反饋與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系）第三步：提出這節(jié)課中心問題：

怎樣通過單片機控制DA轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)波形輸出？比如：1kHZ的方波。提問：DA在現(xiàn)實生活中有什么用？（討論后，總結(jié)發(fā)言）：（1）將計算機的數(shù)字信號變成模擬信號，控制開關(guān)、電機調(diào)速等。（2）產(chǎn)生波形、線性控制DDS輸出。二、應(yīng)用效果仿真展示打開Proteus仿真軟件展示仿真效果（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）

提問：可以改變輸出方波頻率嗎？三、基本原理（重點）

1、D/A轉(zhuǎn)換器原理DAC0832是8位D/A轉(zhuǎn)換器，它采用CMOS工藝制作，具有雙緩沖器輸入結(jié)構(gòu)。三種工作方式：（1）直通方式（2）單緩沖方式（3）雙緩沖方式DAC0832的地址為：FEFFH。三、基本原理（重點）

2、工作原理分析與流程圖

單片機通過P2.0和寫信號控制DAC0832工作在單緩存方式，發(fā)送數(shù)據(jù)00H轉(zhuǎn)換成低電平，延時后發(fā)送數(shù)據(jù)FFH轉(zhuǎn)換成高電平，通過改變延時程序可以改變方波的頻率及占空比。ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOVDPTR,#0FEFFH；置DAC0832的地址LP:MOVA,#0FFH；設(shè)定高電平MOVX@DPTR,A；啟動D/A轉(zhuǎn)換，輸出高電平LCALLDELAY；延時顯示高電平MOVA,#00H；設(shè)定低電平MOVX@DPTR,A；啟動D/A轉(zhuǎn)換，輸出低電平LCALLDELAY；延時顯示低電平SJMPLP；連續(xù)輸出方波DELAY:MOVR3,#11；延時子程序D1:NOPNOPNOPNOPNOPDJNZR3,D1RETEND三、基本原理（重點）

3、軟件程序提問：如何改變方波信號的頻率?四、實物效果展示利用實驗箱，觀察示波器測量輸出波形周期和幅度，并與仿真結(jié)果進行比較。五、思考題與課外拓展1、思考題：

（1）計算輸出方波的周期，并說明如何改變輸出方波的周期。（2）硬件電路不改動情況下，請編程實現(xiàn)輸出波形鋸齒波及三角波。2、課外拓展：

課后請大家利用Proteus仿真平臺，編寫程序?qū)崿F(xiàn)輸出1000Hz的方波信號。ThankYou!主講：XXX單片機技術(shù)《Proteus平臺單片機項目式教程》西安電子科技大學(xué)出版社單片機技術(shù)江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院項目10數(shù)字電壓表-2.AD轉(zhuǎn)換課程引入

1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點）3實物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。上節(jié)課我們講了DAC0832的應(yīng)用拓展方法，通過DAC應(yīng)用實現(xiàn)輸出方波等信號，大家可以跟我一起看一下效果，進行一次復(fù)習(xí)回顧。提問：DAC0832的應(yīng)用編程具有哪些關(guān)鍵點：（1）控制總線怎么設(shè)計，地址線怎么編寫?（2）輸出方波的頻率、波形怎么變？一、課程引入第二步：啟發(fā)式引入新的問題：

前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了DAC設(shè)計應(yīng)用方法，作為前向通道的AD應(yīng)用更為廣泛，主要用于信號的采集，現(xiàn)在的嵌入式芯片基本都會集成這樣的AD和DA模塊。舉例：STM32、CC2530。（嵌入思政元素：高端處理器進口受卡，我輩當(dāng)自強，國產(chǎn)STC、高速EDA設(shè)計軟件需要大家的支持，才能發(fā)展壯大。）一、課程引入第三步：提出這節(jié)課中心問題：

怎樣通過單片機控制AD轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬量的采樣與顯示？例如：將0~5V線性電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)00-ffH顯示。提問：AD在現(xiàn)實生活中有什么用？（學(xué)生討論后，總結(jié)發(fā)言）（1）將模擬信號變成數(shù)字信號，電壓量的數(shù)據(jù)采集，溫度采集等。（2）將傳感器采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入給計算機系統(tǒng)處理，實現(xiàn)智能控制與管理。二、應(yīng)用效果仿真展示打開Proteus仿真軟件展示仿真效果（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）

提問：可以變成電壓顯示嗎？三、基本原理（重點）

1、AD轉(zhuǎn)換器原理ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片，每采集一次需100us。ADD-ABC：地址碼輸入端。START：啟動端\正脈沖。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。OE：轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出使能端。根據(jù)電路圖連線，ADC0809的一個典型地址為 ：0FEF3H。三、基本原理（重點）

2、工作原理分析與流程圖

兩個或非門構(gòu)成了讀寫信號控制的片選端，單片機通過P2.0實現(xiàn)對ADC0809的讀寫控制操作，通過低三位地址線選擇IN3通道的模擬量輸入，單片機經(jīng)過寫信號啟動AD轉(zhuǎn)換器，ADC0809將輸入的模擬電壓2.5V轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量7FH后，發(fā)送轉(zhuǎn)換完成信號給單片機，單片機啟動讀操作，之后進行顯示數(shù)據(jù)處理后送出顯示。DBUFEQU30HTEMPEQU40HDINBITP1.0CLKBITP1.1ORG0000HLJMPSTARTORG0030HSTART:MOVR0,#DBUF;顯示緩沖區(qū)MOV@R0,#0AH;行串靜態(tài)顯示“ADXX”XX表示0～FINCR0MOV@R0,#0DHINCR0MOV@R0,#010HINCR0

MOVDPTR,#0FEF3H ;A/D地址MOVA,#0 ;清零

MOVX@DPTR,A ;啟動A/DJBP3.3,$;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束MOVXA,@DPTR;讀入結(jié)果MOVP1,A ;轉(zhuǎn)換結(jié)果送入發(fā)光二極管顯示MOVB,A;累加器內(nèi)容存入B中SWAPA;A的內(nèi)容高四位與低四位交換ANLA,#0FH;A的內(nèi)容高四位清零XCHA,@R0 ;A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果高位送入DBUF3INCR0MOVA,B;取出A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果ANLA,#0FH;A的內(nèi)容高四位清零XCHA,@R0;結(jié)果低位送入DBF4中ACALLDISP1;串行靜態(tài)顯示“ADXX”ACALLDELAY;延時AJMP START三、基本原理（重點）

3、軟件程序提問：改變信號采集的通道，如何編程實現(xiàn)AD采樣?四、實物效果展示利用實驗箱，調(diào)節(jié)模擬信號輸入端的電位器旋鈕，表示輸入電壓0-5v，顯示值隨著變化，順時針旋轉(zhuǎn)值增大，AD轉(zhuǎn)換值的范圍是00～FFH。。五、思考題與課外拓展1、思考題：

（1）A/D轉(zhuǎn)換程序有三種方式：中斷方式、查詢方式、延時方式，例程中使用了查詢方式，請用另兩種方式編寫程序，并仿真實現(xiàn)。

（2）改變信號采集的通道，如何編程實現(xiàn)AD采樣？

（3）不用地址鎖存器373可以不可以完成該項目？請仿真實現(xiàn)。2、課外拓展：

課后請大家利用Proteus仿真平臺，編寫程序?qū)崿F(xiàn)采用IN0~IN7通道實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集。ThankYou!主講：XXX單片機技術(shù)《Proteus平臺單片機項目式教程》西安電子科技大學(xué)出版社單片機技術(shù)江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院項目10數(shù)字電壓表-3.數(shù)字電壓表的設(shè)計課程引入

1應(yīng)用效果仿真展示2基本原理（重點）3實物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復(fù)習(xí)舊課。上節(jié)課我們講了ADC的應(yīng)用拓展方法，通過單片機控制AD轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬量的采樣與顯示，大家可以跟我一起看一下仿真效果，進行一次復(fù)習(xí)回顧。今天我們將繼續(xù)利用ADC設(shè)計一個簡易的數(shù)字電壓表。一、課程引入第二步：啟發(fā)式引入新的問題：數(shù)字電壓表有什么功能，大家了解的能測電壓的儀表有哪些？

總結(jié)：（老師總結(jié)大家發(fā)言）（1）測電壓，（AC峰值、有效值？）。（2）交流、直流，電壓峰值、有效值、平均值、頻率，極性顯示、自動量程切換、保護等。（3）萬用表、交流電壓表、毫伏表、示波器。一、課程引入第三步：提出這節(jié)課中心問題：

怎樣編程實現(xiàn)簡易數(shù)字電壓表？提問：請大家一起想一下用單片機系統(tǒng)怎么做數(shù)字電壓表，怎么實現(xiàn)？（學(xué)生討論后，總結(jié)發(fā)言）

（1）輸入電壓采樣（AD）。（2）數(shù)據(jù)處理（算法）。（3）電壓顯示（數(shù)碼管、液晶顯示）。二、應(yīng)用效果仿真展示打開Proteus仿真軟件展示仿真效果（激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣）

提問：怎樣進一步提高測量精度？三、基本原理（重點）

1、項目任務(wù)

基于Proteus仿真平臺，采用89C51與A/D設(shè)計一個數(shù)字電壓表，要求能夠測量0～5V之間的直流電壓值，測量精度能達到0.1V。

任務(wù)分析后，確認(rèn)具體方案為：

（1）開機A/D轉(zhuǎn)換即啟動，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的采樣電壓值。（2）數(shù)碼管顯示電壓的樣式為：“1.240”，單位為伏，1位整數(shù)，3位小數(shù)，精度約為0.02V。（3）待測信號源方案：采用電位器對VCC進行分壓，可調(diào)電壓范圍為0~5V。（4）對比實驗：輸入端放置虛擬儀器直流萬用表，對比電壓表測量的準(zhǔn)確性。三、基本原理（重點）

2、系統(tǒng)設(shè)計

（1）硬件電路設(shè)計ADC0808作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，地址碼輸入端全部接地，選擇通道IN0輸入。單片機P3.0-啟動脈沖輸出端ST。P3.1-輸出使能OE。P3.2-轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC。三、基本原理（重點）

（2）軟件設(shè)計技巧

查詢的方式編程。主程序：查詢ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC的狀態(tài)，讀取數(shù)據(jù)，處理后送顯示緩沖區(qū)。

中斷服務(wù)子程序：實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)掃描顯示。voidt1(void)interrupt3using0{TH1=(65536-4000)/256;TL1=(65536-4000)%256;P1=0;P2=dispbit[dispcount];P1=dispcode[dispbuf[dispcount]];if(dispcount==0){P1=P1|0x80;}dispcount++;if(dispcount==4){dispcount=0;}}

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