单片机实训模拟量输入输出设计与实现

单片机实训模拟量输入输出设计与实现第一页，共二十八页，2022年，8月28日教学目的掌握模/数、数/模转换芯片与单片机的连接方法及典型应用。掌握用查询方式、中断方式完成模/数、数/模转换程序的编写方法。第二页，共二十八页，2022年，8月28日模/数、数/模转换模拟量I/O接口的作用实际工业生产环境——连续变化的模拟量

例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量计算机内部——离散的数字量二进制数、十进制数工业生产过程的闭环控制模拟量D/A传感器执行元件A/D数字量数字量模拟量模拟量输入(数据采集)模拟量输出(过程控制)计算机第三页，共二十八页，2022年，8月28日模拟量I/O通道的组成模拟接口电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放大驱动D/A转换输出接口

计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信号变换I/O接口输入通道输出通道第四页，共二十八页，2022年，8月28日ADC0809模数转换器

ADC0809是8通道8位的，以逐次逼近原理进行模—数转换的器件；内部有一个8通道模拟多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换；A/D转换后的数据由三态锁存器输出；片内没有时钟，需外接时钟信号。第五页，共二十八页，2022年，8月28日ADC0809主要特性8路8位A／D转换器，即分辨率8位；具有转换起停控制端；转换时间为100μs；单个＋5V电源供电；模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准；工作温度范围为-40～＋85摄氏度；低功耗，约15mW。第六页，共二十八页，2022年，8月28日ADC0809外部特性一ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装IN0～IN7：8路模拟量输入端；D0～D8：8位数字量输出端；ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路；CLK：时钟脉冲输入端；REF(+)、REF(-)：基准电压；Vcc：电源，单一＋5V；GND：地；第七页，共二十八页，2022年，8月28日通道选择表

地址码CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7第八页，共二十八页，2022年，8月28日ADC0809外部特性二ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。第九页，共二十八页，2022年，8月28日ADC0809工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中；此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器；START上升沿将逐次逼近寄存器复位；下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行；直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请；当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。第十页，共二十八页，2022年，8月28日模数转换显示程序模数转换显示流程图模数转换显示程序开始初始化启动A/D转换A/D转换完成？数据输出延时结束第十一页，共二十八页，2022年，8月28日工作模块1数字电压表设计与实现

使用AT89S52单片机，采用动态显示的方式，把8通道模数转换器ADC0808采样的电压值的大小经单片机处理后由数码管显示出来，量程为0-5V，显示格式：X.XXX。第十二页，共二十八页，2022年，8月28日数字电压表电路设计

由于需要显示多位，因此数码管采用了较节省I/O口线的动态显示方式。第十三页，共二十八页，2022年，8月28日认识数码管(P132)数码管结构图ABCDEFGDP第十四页，共二十八页，2022年，8月28日数码管电路图共阴数码管共阳数码管第十五页，共二十八页，2022年，8月28日数码管的编码规则第十六页，共二十八页，2022年，8月28日第十七页，共二十八页，2022年，8月28日数字电压表程序设计

数码管显示电压值实现分析模数转换采用的是8位的ADC0808，因此其分辨力为5*1/2^8V，即19.6mV。为了得到各位待显示的数字的大小，采取了除法和取余相结合的方式：dat[3]=tmp/10000; /最高位dat[2]=tmp/1000%10;dat[1]=tmp/100%10;dat[0]=tmp/10%10; /最低位

数字电压表控制C语言程序第十八页，共二十八页，2022年，8月28日C语言结构体类型

结构体与前面介绍过的数组一样，是一种构造类型的数据，它是将若干个不同类型的数据变量有序地组合在一起而形成的一种数据的集合体。组成该集合体的各个数据变量称为结构成员。整个集合体使用一个单独的结构变量名。一般来说结构中的各个变量之间是存在某些关系的，如时间数据中的时、分、秒等。第十九页，共二十八页，2022年，8月28日结构体类型的定义

定义一个结构体类型的一般形式为：struct结构体名{成员项列表};其中“struct”是关键字，作为定义结构体类型的标志；“结构体名”由用户自行定义；“成员列表”为该结构体中的各个成员，由于结构体可以由不同类型的数据组成，因此对结构体中各成员都要进行数据类型的说明。第二十页，共二十八页，2022年，8月28日结构体类型变量的定义

结构体定义好以后，就可以指明该结构体的具体对象，即定义该种类型的变量，结构体类型变量的定义主要有如下三种方式：先定义结构体类型，再定义变量名在定义结构体类型的同时定义结构体变量名直接定义结构体变量第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日先定义结构体类型，再定义变量名定义一个表示时间的结构体类型。structtime{

unsignedcharhour;

unsignedcharminute;

unsignedcharsecond;};定义好一个结构体后，就可以用它来定义结构体变量。一般格式为：struct结构体名结构体变量名1，结构体变量名2，...结构体变量名n；用结构体time来定义时间的结构体变量：structtimetime1;结构体变量time1具有structtime类型的结构，可以使用该结构体中的数据。第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日定义结构体类型的同时定义结构体变量名一般格式为：struct结构体名{成员列表}结构体变量名1，结构体变量名2，...结构体变量名n；

第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日直接定义结构体变量

一般格式如下：struct{成员列表}结构体变量名1，结构体变量名2，...结构体变量名n;第三种方法直接省略了结构体名，一般不提倡。第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日结构体变量的引用

定义了一个结构体变量之后，就可以对它进行引用，既可以进行赋值、存取和运算。结构体变量的引用是通过对其成员的引用来实现的。引用结构体变量中的成员格式为：结构体变量名.成员名其中“.”是引用结构体成员的运算符。例如：time1.hour=20,表示给结构体变量time1中的成员hour赋值。对结构体变量中的各个成员可以像普通变量一样进行赋值、存取和运算。第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日结构体变量的初始化

对结构体变量可以在定义的时候进行初始化；也可以在定义后对各个成员单独进行初始化。例如：time1.hour=20;

//结构体成员赋初值time1.minute=35;time1.second=55;第二十六页，共二十八页，2022年，8月28日结构体变量需要注意的地方

结构体类型与结构体变量是两个不同的概念。定义一个结构体类型时只给出了该结构体的组织形式，并没有给出具体的组织成员，因此结构体不占用任何存储空间。结构体变量则是一个结构体中的具体对象，会给结构体变量分配存储空间，因此可以对结构体变量名进行赋值、存取和运算。一个结构体中的成员还可以是另外一个结构体类型中的变量，既