數(shù)字電壓表設(shè)計實驗（并行AD 數(shù)據(jù)采集與顯示）

數(shù)字電壓表設(shè)計實驗（并行AD 數(shù)據(jù)采集與顯示）

一、設(shè)計要求:
設(shè)計一個測量范圍為0~5V 的電壓表。用三位數(shù)碼管顯示，顯示小數(shù)點。
二、實驗?zāi)康模?br>學(xué)習(xí)使用并行AD 變換器ADC0809。
了解數(shù)字電壓表的工作原理。
學(xué)習(xí)使用狀態(tài)機(jī)。
三、實驗原理：
產(chǎn)生AD 變換器的控制信號:
ADC0809 是CMOS 的8 位A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有8 路模擬開關(guān)，可控制
8 個模擬量中的一個進(jìn)入轉(zhuǎn)換器中。ADC0809 的分辨率為8 位，轉(zhuǎn)換時間約
100us，含鎖存控制的8 路多路開關(guān)，輸出有三態(tài)緩沖器控制，單5V 電源供電。
主要控制信號說明：START 是轉(zhuǎn)換啟動信號，高電平有效；ALE 是3 位通
道選擇地址（ADDC、ADDB、ADDA）信號的鎖存信號。當(dāng)模擬量送至某一輸
入端（如IN1 或IN2 等），由3 位地址信號選擇，而地址信號由ALE 鎖存；EOC
是轉(zhuǎn)換情況狀態(tài)信號，當(dāng)啟動轉(zhuǎn)換約100us 后，EOC 產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，以示轉(zhuǎn)
換結(jié)束；在EOC 的上升沿后，若使輸出使能信號OE 為高電平，則控制打開三
態(tài)緩沖器，把轉(zhuǎn)換好的8 位數(shù)據(jù)結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)總線。至此ADC0809 的一次轉(zhuǎn)
換結(jié)束了。對于ADC0809 芯片的其他介紹請參閱其數(shù)據(jù)手冊。芯片ADC0809
的控制時序圖（圖14）。
在實驗儀器中CS 與WR 相與后接在了ALE 和START 端，CS 與RD 相與
后接在了OE 端，通過對時序和電路的綜合考慮，建議使用如下的AD 控制時序。

由圖15 可知，當(dāng)CS 和WR 同時為高電平時，ADC0809 開始轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換
完成后，在INT 腳輸出高電平，等待讀數(shù)據(jù)；當(dāng)CS 和RD 同時為高電平時，通
過數(shù)據(jù)總線D[7..0]從ADC0809 讀出數(shù)據(jù)。
從圖我們可以將整個控制氣分成4 個步驟狀態(tài)：S0、S1、S2、S3，各狀態(tài)
的動作方式如下：
狀態(tài)S0：CS=1、WR=1、RD=0（由控制器發(fā)出信號要求ADC0809 開始進(jìn)
行模/數(shù)信號的轉(zhuǎn)換）。
狀態(tài)S1：CS=0、WR=0、RD=0 (ADC0809 進(jìn)行轉(zhuǎn)換動作，轉(zhuǎn)換完畢后INT
將低電位升至高電位)。
狀態(tài)S2： CS=1、WR=0、RD=1(由控制器發(fā)出信號以讀取ADC0809 的轉(zhuǎn)
換資料)。
狀態(tài)S3： CS=0、WR=0、RD=0（由控制器讀取數(shù)據(jù)總線上的數(shù)字轉(zhuǎn)換資
料）。由上述的四個狀態(tài)可以歸納出整個控制器的動作功能有：負(fù)責(zé)在每個步驟送出所需的CS、WR、RD 控制信號。在狀態(tài)S1 時,監(jiān)控INT 信號是否由低變高,如此以便了解轉(zhuǎn)換動作結(jié)束與否。
在狀態(tài)S3,讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)字資料。
2．編碼轉(zhuǎn)換電路：
計算轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號與BCD 碼的對應(yīng)關(guān)系：對8 位的ADC0809 而言，它的輸出準(zhǔn)位共有28 =256 種，即它的分辨率是1/256，假設(shè)輸入信號為0~5V 電壓范圍，參考電壓（Vref/2）為2.56V 時，則它最小輸出電壓是5V/256=0.01953V，這代表ADC0809 所能轉(zhuǎn)換的最小電壓值，我們在該實驗中取最小電壓準(zhǔn)位為0.02V。當(dāng)ADC0809 收到的信號是01110110（76H），則其對應(yīng)的電壓值為：76H×0.02V = 2.36V要實現(xiàn)電壓值與BCD 碼的對應(yīng)關(guān)系用多種方法（如查表法、比較法等）。查表法需要寫大量的數(shù)據(jù)，比較麻煩，在示例程序中作者使用了比較法。
3．輸出7 段數(shù)碼管顯示電路：
該電路的功能是將轉(zhuǎn)換好的BCD 碼顯示在3 位數(shù)碼管上，在最高為的數(shù)碼管上要顯示小數(shù)點。這個電路在前面的實驗中多次用到，此處不再敘述。
四、實驗內(nèi)容：
用并行ADC0809 實現(xiàn)電壓表。NINTR，NRD，NCS，NWR，DIN[7..0]分別接并行ADC0809 模塊中的相應(yīng)接口。

SEL[1..0]和SEG[6..0]分別接7 段數(shù)碼管的掃描端SEL[1..0]和g~a，DP 接小數(shù)點輸入端DP，ADC0809 的時鐘輸入端接625KHz，建議CLKG 接8KHZ 左右時鐘，CLK 接高于16HZ 時鐘。
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VREF-接地；VREF+接+5V；A0，A1，A2 接撥碼開關(guān)；A0，A1，A2 八種狀態(tài)分別對應(yīng)IN[0..7]，手動DCTUNER 控制 DCOUT 輸出，DCOUT 接A0，A1，A2 八種狀態(tài)中的一種。
注：示例程序在文件夾EXAMPLE10 中，DYB.VHD 是示例程序的設(shè)計文件。

五、實驗報告：
作出本項實驗設(shè)計的完整電路圖，詳細(xì)說明ADC0809 的工作原理，以及數(shù)字電壓表的工作原理 。詳細(xì)說明7 段數(shù)碼管能穩(wěn)定顯示測量值的原因。