基于proteus的51单片机仿真实例八十、模数转换器ADC0832应用实例

1、ADC0832是一种8位分辨率，双通道AD转换芯片。它能够对两路模拟信号进行模数转换，可以在单端输入方式和差分输入方式下工作。ADC0832引脚图如下图：

引脚说明如下：

/CS：片选端，低电平时选中芯片

CH0:模拟输入通道0

CH1:模拟输入通道1

GND:电源地

DI:数据信号输入，通道选择控制端

DO:数据信号输出，转换后的数据由此端口输出

CLK:时钟输入端

VCC：电源

 

2、ADC0832的控制原理

ADC0832的工作时序图如下：

。当ADC0832未工作时，必须将片选端CS置于高电平。此时，芯片禁用。当需要进行A/D转换时，应将片选端CS置于低电平并保持到转换结束。芯片开始工作后，还需让单片机想芯片的CLK端输入时钟脉冲，在第一个时钟脉冲的下降沿之前将DI端的输出必须是高电平，表示开始转换。在第2、3个脉冲的下降沿之前。DI端口输入两位数据，这两位数据用于选择数据采集通道。

当DI端依次输入1、0时，选择通道0；

当DI端依次输入1、1时，选择通道1；

当DI端依次输入0、0时，CH0作为正输入端，CH1作为负输入端；

当DI端依次输入0、1时，CH0作为负输入端，CH1作为正输入端；

在第三个脉冲下降沿后，DI端口就失去作用了。此后数据输出端DO开始输出转换后的数据。在第四个脉冲的下降沿输出转换后数据的最高位直到第11个脉冲下降沿输出数据的最低位。至此，一个字节的数据输出完成。然后从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个脉冲的下降沿输出数据的最低位，直到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次AD转换结束。后一相反字节的8个数据位是作为校验位使用的，一般只读出第一个字节的前8个数据位即能满足要求，对于后8位数据，可以将其丢弃。

正常情况下，ADC0832与单片机的接口应为4条数据线：CS,CLK,DI,DO。但由于DI和DO两个端口在通信时并未同时使用，而是先有DI端口输入两位数据来选择通道，再由DO端口输出数据，因此，实际使用中可以将DI和DO并联在一根数据线上使用。

 

3、作为单通道模拟信号输入时，ADC0832的输入电压范围是0-5V，输入电压为0时，转换后的值0x00，输入电压为5V时，转换后的值0xff，即十进制数255.转换后的输出值（数字量D）：D=255/5*V=51V。其中D为转换后的数字量，V为输入的模拟电压。

 

4、本例利用ADC0832设计一个5V直流数字电压表，将输入的直流电压转换成数字信号后，通过LCD1602液晶显示出来。

实现方法：

1）ADC0832的启动：

首先将ADC0832的片选端口CS置为低电平（接地也可）。然后在第一个CLK脉冲下降沿之前将DI端口置为高电平，启动ADC0832开始工作。

2）通道选择：

本例选择通道CH0作为模拟信号的输入通道，根据通信协议，DI在第2、3个CLK脉冲的下降沿之前应分别输入1和0.

3）数据读取

在第4-11个脉冲下降沿读取8位转换后的数字量。

 

5、在keil c51中新建工程ex68，编写如下程序代码，编译并生成ex68.hex文件

//基于ADC0832的数字电压表
#include    //包含单片机寄存器的头文件
#include  //包含_nop_()函数定义的头文件

//ADC0832端口引脚定义
sbit CS=P3^0;       //将CS位定义为P3.4引脚
sbit CLK=P3^6;      //将CLK位定义为P1.0引脚
sbit DIO=P3^7;       //将DIO位定义为P1.1引脚

//全局变量声明
unsigned char code digit[10]={"0123456789"};   //定义字符数组显示数字
unsigned char code Str[]={"Volt="};            //说明显示的是电压

//液晶端口定义
sbit RS=P2^0;           //寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚
sbit RW=P2^1;           //读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚
sbit E=P2^2;            //使能信号位，将E位定义为P2.2引脚
sbit BF=P0^7;           //忙碌标志位，，将BF位定义为P0.7引脚

/*****************************************************
函数功能：延时1ms
(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒
***************************************************/
void delay1ms()
{
   unsigned char i,j; 
  for(i=0;i<10;i++)
   for(j=0;j<33;j++)
    ;   
 }

/*****************************************************
函数功能：延时若干毫秒
入口参数：n
***************************************************/
 void delaynms(unsigned char n)
 {
   unsigned char i;
 for(i=0;i     delay1ms();
 }

/*****************************************************
函数功能：判断液晶模块的忙碌状态
返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙
***************************************************/
bit BusyTest(void)
  {
    bit result;
 RS=0;       //根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态
    RW=1;
    E=1;        //E=1，才允许读写
    _nop_();   //空操作
    _nop_();
    _nop_(); 
    _nop_();   //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 
    result=BF;  //将忙碌标志电平赋给result
   E=0;         //将E恢复低电平
   return result;
  }

/*****************************************************
函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块
入口参数：dictate
***************************************************/
void WriteInstruction (unsigned char dictate)
{   
    while(BusyTest()==1);   //如果忙就等待
  RS=0;                  //根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令
  RW=0;   
  E=0;                   //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，
                           // 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"
  _nop_();
  _nop_();               //空操作两个机器周期，给硬件反应时间
  P0=dictate;            //将数据送入P0口，即写入指令或地址
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();               //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
  E=1;                   //E置高电平
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();
  _nop_();               //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
   E=0;                  //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
 }

/*****************************************************
函数功能：指定字符显示的实际地址
入口参数：x
***************************************************/
 void WriteAddress(unsigned char x)
 {
     WriteInstruction(x|0x80); //显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x"
 }

/*****************************************************
函数功能：将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块
入口参数：y(为字符常量)
***************************************************/
 void WriteData(unsigned char y)
 {
    while(BusyTest()==1);  
   RS=1;           //RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据
   RW=0;
   E=0;            //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，
                     // 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"
   P0=y;           //将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块
   _nop_();
   _nop_();
    _nop_();
     _nop_();       //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
   E=1;           //E置高电平
   _nop_();
   _nop_();
   _nop_();
  _nop_();        //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
  E=0;            //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
 }

/*****************************************************
函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置
***************************************************/
void LcdInitiate(void)
{
    delaynms(15);               //延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间
    WriteInstruction(0x38);     //显示模式设置：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口
 delaynms(5);                //延时5ms　，给硬件一点反应时间
    WriteInstruction(0x38);
 delaynms(5);               //延时5ms　，给硬件一点反应时间
 WriteInstruction(0x38);     //连续三次，确保初始化成功
 delaynms(5);               //延时5ms　，给硬件一点反应时间
 WriteInstruction(0x0c);     //显示模式设置：显示开，无光标，光标不闪烁
 delaynms(5);               //延时5ms　，给硬件一点反应时间
 WriteInstruction(0x06);     //显示模式设置：光标右移，字符不移
 delaynms(5);                //延时5ms　，给硬件一点反应时间
 WriteInstruction(0x01);     //清屏幕指令，将以前的显示内容清除
 delaynms(5);             //延时5ms　，给硬件一点反应时间

 }

/*****************************************************
函数功能：显示电压符号
***************************************************/   
void display_volt(void)
 {
    unsigned char i;
  WriteAddress(0x03);    //写显示地址，将在第2行第1列开始显示
  i = 0;                //从第一个字符开始显示
  while(Str[i] != '\0')  //只要没有写到结束标志，就继续写
   {      
   WriteData(Str[i]);   //将字符常量写入LCD
   i++;                 //指向下一个字符    
  } 
}

/*****************************************************
函数功能：显示电压的小数点
***************************************************/   
void  display_dot(void)
{         
  WriteAddress(0x09);   //写显示地址，将在第1行第10列开始显示     
  WriteData('.');       //将小数点的字符常量写入LCD  
}

/*****************************************************
函数功能：显示电压的单位(V)
***************************************************/   
void  display_V(void)
{
    WriteAddress(0x0c); //写显示地址，将在第2行第13列开始显示 
  WriteData('V');     //将字符常量写入LCD   
   
}

/*****************************************************
函数功能：显示电压的整数部分
入口参数：x
***************************************************/ 
void display1(unsigned char x)
{

 WriteAddress(0x08);    //写显示地址,将在第2行第7列开始显示
 WriteData(digit[x]);    //将百位数字的字符常量写入LCD
 }

/*****************************************************
函数功能：显示电压的小数数部分
入口参数：x
***************************************************/ 
 void display2(unsigned char x)
{
  unsigned char i,j;
 i=x/10;            //取十位（小数点后第一位）
 j=x%10;            //取个位（小数点后第二位）
   WriteAddress(0x0a);      //写显示地址,将在第1行第11列开始显示
 WriteData(digit[i]);     //将小数部分的第一位数字字符常量写入LCD
 WriteData(digit[j]);     //将小数部分的第一位数字字符常量写入LCD
}

/*****************************************************
函数功能：将模拟信号转换成数字信号
***************************************************/ 
unsigned char  A_D()
{
  unsigned char i,dat;
   CS=1;   //一个转换周期开始
   CLK=0;  //为第一个脉冲作准备
   CS=0;  //CS置0，片选有效

   DIO=1;    //DIO置1，规定的起始信号  
   CLK=1;   //第一个脉冲
   CLK=0;   //第一个脉冲的下降沿，此前DIO必须是高电平

   DIO=1;   //DIO置1， 通道选择信号  
   CLK=1;   //第二个脉冲，第2、3个脉冲下沉之前，DI必须跟别输入两位数据用于选择通道，这里选通道CH0 
   CLK=0;   //第二个脉冲下降沿
    
   DIO=0;   //DI置0，选择通道0
   CLK=1;    //第三个脉冲
   CLK=0;    //第三个脉冲下降沿

   DIO=1;    //第三个脉冲下沉之后，输入端DIO失去作用，应置1
   CLK=1;    //第四个脉冲
   for(i=0;i<8;i++)  //高位在前
    {
      CLK=1;         //第四个脉冲
      CLK=0; 
      dat<<=1;       //将下面储存的低位数据向右移
   dat|=(unsigned char)DIO;   //将输出数据DIO通过或运算储存在dat最低位 
    }             
    CS=1;          //片选无效 
  return dat;  //将读书的数据返回     
  }

/*****************************************************
函数功能：主函数
***************************************************/ 
main(void)
{
  unsigned int AD_val;    //储存A/D转换后的值
  unsigned char Int,Dec;   //分别储存转换后的整数部分与小数部分
   LcdInitiate();         //将液晶初始化
   delaynms(5);           //延时5ms给硬件一点反应时间 
 display_volt();        //显示温度说明
   display_dot();         //显示温度的小数点
   display_V();           //显示温度的单位
   while(1)
      {
    AD_val= A_D();    //进行A/D转换
    Int=(AD_val)/51;  //计算整数部分
    Dec=(AD_val%51)*100/51;    //计算小数部分
        display1(Int);     //显示整数部分
    display2(Dec);     //显示小数部分
    delaynms(250);     //延时250ms
  }
      
}

6、在proteus中新建仿真文件ex68.dsn，电路原理图如下所示

7、将ex68.hex文件载入at89c51中，启动仿真，观察运行结果。下图是某一时刻程序运行结果