基于單片機(jī)的LED顯示數(shù)字電壓表

　　3.3 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

　　八路數(shù)字電壓表主要利用A/D轉(zhuǎn)換器，處理過程是先用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)各路電壓值進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運(yùn)算得到對(duì)應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過顯示器顯示出來。設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)待測(cè)的輸入電壓為八路，電壓值的范圍為0~5V，要求能在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測(cè)量的最小分辨率為0.0119V,c測(cè)量誤差為±0.02V。

　　ADC0809是8路8位ADC芯片，片內(nèi)有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼、256電阻梯形網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)樹、逐次逼近寄存器、比較器和3態(tài)輸出鎖存器等，特別適合與微機(jī)接口。時(shí)鐘頻率=1.26MHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間=100μs，轉(zhuǎn)換誤差≤±1LSB，內(nèi)含8路數(shù)據(jù)選擇器以便進(jìn)行8路ADC。8路8位2進(jìn)制碼LSTTL電平輸出，28腳封裝。ADC0809多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。

圖2 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

　　3.4 引腳結(jié)構(gòu)

　　ADC0809具有8路模擬量輸入通道IN0～I(xiàn)N7，通過3位地址輸入端C、B、A（因腳23、24、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(shí)，C、B、A引腳輸入的地址鎖存與ADC0809內(nèi)部的鎖存器中，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(dòng)轉(zhuǎn)換控制端START，當(dāng)輸入一個(gè)2 us寬的高電平脈沖時(shí)，就啟動(dòng)ADC0809開始對(duì)輸入通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。引腳7為A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束信號(hào)EOC。ADC0809為逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開始轉(zhuǎn)換時(shí)，EOC信號(hào)為低電平，經(jīng)過一定時(shí)間，轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC輸出高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放與ADC0809內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)鎖存器中。引腳9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(shí)，存放與輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)鐘信號(hào)輸入端CLOCK。在連接時(shí)，ADC0809的數(shù)據(jù)線D0～D7與AT89S51的P0口相連，ADC0809的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動(dòng)信號(hào)START、數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE分別與AT89S51的P2口相連，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC與AT89S51的P3.7口相連。時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLOCK信號(hào)，由單片機(jī)的地址鎖存控制端ALE提供。單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHZ。

　　IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。

　　地址輸入和控制線：4條 。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。

　數(shù)字量輸出及控制線：11條 。ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。

　　CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為1MHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。

　　3.5 ADC0809應(yīng)用說明

　　ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)。

　　3.6 ADC0809工作原理

　　8路模擬信號(hào)由ADC0809的IN0～I(xiàn)N7端輸入，AT89S51單片機(jī)的ALE端口輸出的脈沖信號(hào)送ADC0809的10腳作為ADC的時(shí)鐘信號(hào)（產(chǎn)生CLK信號(hào)的方法就得用軟件來產(chǎn)生）。A/D轉(zhuǎn)換完成之后，從EOC端返回AT89S51一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，單片機(jī)隨即用信號(hào)將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸出從D0～D7端經(jīng)P0口數(shù)據(jù)總線讀入自己的存儲(chǔ)器中。A/D轉(zhuǎn)換過程全部結(jié)束。再經(jīng)軟件程序轉(zhuǎn)換成a～g 7段碼輸出，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。各位數(shù)碼管由位控信號(hào)P3.0、P3.1、P3.2、P3.3控制，由74LS245反相驅(qū)動(dòng)將依次巡回點(diǎn)亮數(shù)碼管。