用LCD1602和ADC0832设计的两路电压表

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1、 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

2、。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0

3、C 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。

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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_(

10、); _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

11、;_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，

12、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

13、_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

14、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_A

15、DC0832();/ 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/

16、-/ 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)?

17、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 =

18、 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)

19、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_Command(0x38);DelayMS(1);/功能设置，数据长度为8位，双行显示，57点阵字体LCD_Write_Command(0x0C);DelayMS(1);/ 显示开，关光标LCD_Write_Command(0x06);DelayMS(1);/字符进入模式：屏幕不动，字符后移LCD_Write_Command(0x01);DelayMS(1); /清屏/-在LCD上显示字符串-*/void LCD_Display(uchar *str) uchar k; for(k=0;kstrlen(str);k+) Write_LCD_Data(strk); DelayMS(2);