项目九《设备自动控制》教案

山东交通职业学院《设备自动控制》教案专业：材料成型与控制技术教学课题项目九制作数字电压表任务一认识A/D转换电路学时2教学目的及要求了解ADC0809芯片的内部结构；掌握ADC0809芯片的引脚功能及工作过程。教学重点系统扩展的方法，ADC0809芯片的引脚功能及工作过程解决措施利用实物的讲解，使学生更深入更形象的了解和掌握点阵显示模块。教学难点系统扩展的方法解决措施利用仿真实例，使学生形象的了解和掌握单片机。教具及参考资料《单片机技术应用项目教程》课型单一型板书设计教学内容教学方法及手段时间分配[导入新课]：A/D转换电路是单片机应用系统中的重要部件。它负责接收现场的模拟信号，并将其转换为单片机能够处理的数字信号。[讲授内容]：基本知识一、A/D转换电路简介A/D转换电路能够将模拟信号转换为与之对应的二进制数字信号。根据转换原理，可以分为逐次逼近式、双积分式、计数器式和并行式，使用较多的是逐次逼近式。它结构简单，转换精度和转换速度高，且价格低，通常使用的逐次逼近式典型A/D转换器芯片是ADC0809。A/D转换器的性能指标（1）分辨率：分辨率通常用数字量的位数表示，如8位A/D转换器的分辨率就是8位，或者说分辨率为满刻度的1/28＝1/256。分辨率越高，对于输入量微小变化的反应越灵敏。（2）量程：即A/D转换器所能转换的电压范围，如5V，10V。（3）转换精度：指的是实际的A/D转换器与理想的A/D转换器在量化值上的差值。（4）转换时间：是指A/D转换器转换一次所用的时间。其倒数是转换速率。（5）温度系数：是指A/D转换器受环境温度影响的程度。—般用环境温度变化l℃所产生的相对误差来作为指标。二、A/D转换集成电路ADC0809简介1.ADC0809内部逻辑结构由8路模拟开关及地址锁存与译码器，8路A/D转换器，三态输出锁存器组成。ADC0809通道选择表2.ADC0809的引脚及功能ADC0809芯片采用双列直插式封装，共有28引脚3.ADC0809的工作过程（1）首先确定A、B、C三位地址，从而选择模拟信号由哪一路输入；（2）ALE端接受正脉冲信号，使该路模拟信号经进入比较器的输入端；（3）START端接受正脉冲信号，START的上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换；（4）EOC输出信号变低，指示转换正在进行。（5）A/D转换结束，EOC变为高电平，指示A/D转换结束。此时，数据已保存到8位三态输出锁存器中。CPU可以通过使OE信号为高电平，打开ADC0809三态输出，将转换后的数字量送至CPU。二、系统扩展MCS-51系列单片机片内的硬件电路已构成具有基本形式的微机系统,对于简单的应用场合，其最小应用系统就能满足用户要求；对于较复杂的实际应用场合，由于单片机内部程序存储器、数据存储器的容量、I／O接口的数量等资源有限，不能满足用户的要求，必须在片外做相应的扩展。系统扩展的任务实际上是用三组总线（数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB）将外部的芯片或电路与CPU连接起来构成一个整体。1.系统总线及总线结构（1）数据总线（8位）：P0口提供8位数据线。（2）地址总线（16位）：P0口提供低8位地址，P2口提供高8位地址。P0口既是数据线又是地址线，数据、地址分时复用，所以需要外加地址锁存器锁存低8位地址。（3）控制总线：4条。ALE为地址锁存信号，连接锁存器的控制脚；为片外程序存储器读控制信号，连接片外程序存储器的脚；三、外设的编址为了区分不同的外设，在系统扩展时需要对每一个外设进行统一编址。芯片扩展之后，可以用地址表来分析外设的地址。地址表的第1行是CPU的所有地址线，第2行是外设所对应的地址线（外设的地址线不一定有16根）；第3行是地址线的具体取值，根据电路的连接情况取“0”或者取“1”，对于没有连接的地址线可以取“0”，也可以取“1”，这时记为“×”。为便于计算，常常将“×”全部取“1”。在表7-2中，所形成的地址是：FCDAH。四、A/D电路接口演示法讨论法讲授法讲授法实际操作10分钟25分钟20分钟35分钟巩固练习及作业布置课后练习题4、5题教学后记加深指令的理解、学习系统扩展的方法教学课题任务二制作数字电压表学时2教学目的及要求学习单片机系统扩展的方法；掌握ADC0809与单片机的接口电路。教学重点ADC0809与单片机的接口电路，相应程序的编写解决措施利用实物的讲解，使学生更深入更形象的了解和掌握单片机。教学难点软件调试及编译程序解决措施利用仿真实例，使学生更深入更形象的了解和掌握单片机。教具及参考资料《单片机技术应用项目教程》课型单一型板书设计教学内容教学方法及手段时间分配[导入新课]：数字电压表（数字面板表）是当前电工、电子、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具，本项目将带领大家一起制作一款简单的数字电压表。[讲授内容]：ADC0809与单片机连接时需要解决好两个问题：1.8路模拟信号的通道选择及启动转换ADC0809的模拟通道地址线A、B、C分别接系统地址锁存器提供的低3位地址，只要将3位地址写入ADC0809中，就可以实现模拟通道的选择。口地址由P2.7确定，以作为写选通信号。2.转换数据的传送A/D转换从启动到转换完成需要一定的时间，在此期间，CPU须等待转换完成后才能进行数据传送。因此，数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，通常可采用延时、查询和中断方式，直到EOC=1。不管使用哪种方式，一旦确认转换结束，便可以通过指令进行数据传送。所用的指令为MOVX读指令，其过程如下：MOVDPTR,#07FF8H；送入通道0的地址MOVXA,@DPTR；将转换结果送入AADC0809与MCS-51单片机的简单连接图由于ADC0809的地址线只有A、B、C三根，而P2口所提供的地址是不需要锁存的，所以在与CPU连接时也可以不使用锁存器，而将ADC0809的地址线连接在P2口上。二、相关指令本项目相关指令主要有：MOVX、MUL、SUBB1.数据传送指令MOVXMOVX指令用于单片机与外部RAM或外设之间进行数据传送的指令，共有4种格式：MOVXA,@Ri;将以Ri中的数为地址的外部RAM中的数据送至累加器AMOVXa,@DPTR;将以DPRT中的数为地址的外部RAM中的数据送至累加器AMOVX@Ri,A;将A中的数据送到以Ri中的数为地址的外部RAM中MOVX@DPTR,A;将A中的数据送到以DPTR中的数为地址的外部RAM中说明：（1）对外部RAM及外设的访问只能通过累加器A（2）对外部RAM及外设的访问以Ri或DPTR作为间接地址传送（3）MOVX相当于单片机的I/O指令例1：已知（A）=15H，执行指令：MOVDPTR，#2017H；MOVX@DPTR,A执行结果：（2017H）＝15H例2：已知（R0）=30H，（A）=16H，执行指令：MOVP2，#22H；MOVX@R0，A执行结果：（2230H）＝16H以Ri的内容作为外部RAM存储单元地址的低8位，由P0口送出，高8位地址由P2口提供。2.减法指令SUBBMCS-51单片机指令系统只提供了带借位的减法指令，共有4种格式：SUBBA,Rn;A←A-（Rn）-（Cy）SUBBA,@Ri;A←A-（（Ri））-（Cy）SUBBA,direct;A←A-（direct）-（Cy）SUBBA,#data;A←A-#data-（Cy）说明：减法指令都是以A为被减数，计算结果均存放在A中。例：已知（A）=0E9H，（30H）=87H,执行减法指令前（Cy）＝1，执行指令：SUBBA,30H执行结果以及对PSW标准位的影响：（A）=61H，Cy＝0，AC=0，OV=0，P=13.乘法指令MUL指令格式：MULAB；BA←A×B说明：这条指令的功能是将累加器A与寄存器B中的2个8位无符号数相乘，乘积的低8位送入累加器A，高8位送入寄存器B中。执行乘法运算指令会对PSW的有关标志位产生影响。技能实训制作数字电压表一、硬件电路制作二、程序编写软件部分可以分为以下几个模块。初始化程序：主要完成中断设置、通信方式设置、波特率设置等。主程序：主要完成检测按键是否按下、等待中断请求等。中断服务程序：中断保护、清除标志位、从SBUF中读取数据并进行存放或其他处理。由于收发的为8位十六进制数，故可采用串行口工作方式1。双工通信要求收、发同时进行。实际上收、发操作主要是在串行口中进行，CPU只是把数据从接受缓冲器读出和把数据写入发送缓冲器。数据接收用中断方式进行。数据发送通过人工按下按键进行。但由于MCS-51单片机串行中断请求TI或RI合为一个中断源，响应中断以后，通过检测是否是RI置位引起的中断来决定是否接收数据。发送数据是通过调用子程序来完成。定时器T1采用工作方式2，可以避免计数溢出后用软件重装定时初值。通过计算可得：定时器初值为0FEH。 SCON取值：50H TMOD取值：20H