项目10数字温度采集系统的设计

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1、电子工业出版社单片机控制技术项目式教程（C语言版）电子工业出版社项目10数字温度采集系统的设计能了解A/D转换器的相关技术指标；能理解ADC0809的工作原理与应用方法；能掌握ADC0809与51单片机的接口方法；能掌握DS18B20的工作原理和应用方法；能掌握数字温度采集系统的硬件电路的分析与设计方法；能熟练编写数字温度采集系统的单片机控制程序。学习目标叙述A/D转换器的技术指标要求；叙述ADC0809的工作原理；叙述DS18B20的工作原理；设计单片机控制的数字温度采集系统的工作电路；编写数字温度采集系统的单片机控制程序。工作任务任务10.1数字电压表的设计任务10.2数字温

2、度采集系统的设计项目拓展串行A/D转换芯片PCF8591在实验板上的应用项目小结思考与训练项目10数字温度采集系统的设计任务10.1数字电压表的设计能够将模拟量转换成数字量的器件称为模／数（A/D）转换器。10.1.1A/D转换器的基本原理1．A/D转换器的主要指标（1）分辨率：A/D转换器能分辨的最小模拟输入量。也就是指使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。通常用能转换成的数字量的位数来表示，如8位、10位、12位、16位等。位数越高，分辨率越高。（2）转换时间：A/D转换器完成一次转换所需的时间。转换时间是编程时必须考虑的参数。（3）量程：A/D转换器所能转换

3、的输入电压范围，如5V、10V等。（4）精度：与数字输出量所对应的模拟输入量的实际值与理论值之间的差值。有绝对精度和相对精度两种表示方法。常用数字量的位数作为度量绝对精度的单位，如精度为±1/2LSB，而用百分比来表示满量程时的相对误差，如±0.05%。2．A/D转换器的分类按转换原理可分为逐次逼近（比较）式、双积分式、计数式和并行式A/D转换器；按其分辨率可分为8～16位的A/D转换器芯片。目前最常用的是逐次逼近式和双积分式。逐次逼近式A/D转换器是一种速度较快、精度较高的转换器，其转换时间在几微秒到几百微秒之间。常用产品有ADC0801～ADC0805型8位MOS型A/D转换

4、器、ADC0808／0809型8位MOS型A/D转换器、ADC0816／0817型8位MOS型A/D转换器、AD574型快速12位A/D转换器。双积分式A/D转换器的优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜，但转换速度较慢。因此这种转换器主要用于速度要求不高的场合。常用产品有ICL7106／ICL7107／ICL7126、MC14433／5G14433、ICL7135等。3．A/D转换器与单片机的接口方法A/D转换器与单片机的接口主要考虑的是数字量输出线的连接、ADC启动方式、转换结束信号处理方法以及时钟的连接等。A/D转换器数字量输出线与单片机的连接方法与其内部结构有关。对于内

5、部带有三态锁存数据输出缓冲器的ADC（如ADC0809、AD574等），可直接与单片机相连。对于内部不带锁存器ADC，一般通过锁存器或并行I/O接口与单片机相连。在某些情况下，为了增强控制功能，那些带有三态锁存数据输出缓冲器的ADC也常采用I/O接口连接。随着位数的不同，ADC与单片机的连接方法也不同。对于8位ADC，其数字输出线可与8位单片机数据线对应相接。对于8位以上的ADC，必须增加读取控制逻辑，把8位以上的数据分两次或多次读取。ADC开始转换时，必须加一个启动转换信号，这一启动信号要由单片机提供。不同型号的ADC，对于启动转换信号的要求也不同，一般分为脉冲启动和电平启动两

6、种。对于脉冲启动型ADC，只要给其启动控制端上加一个符合要求的脉冲信号即可，如ADC0809、AD574等。通常用WR和地址译码器的输出经一定的逻辑电路进行控制。对于电平启动型ADC，当把符合要求的电平加到启动控制端上时，立即开始转换，在转换过程中，必须保持这一电平，否则会终止转换的进行。因此，在这种启动方式下，单片机的控制信号必须经过锁存器保持一段时间，一般采用Ｄ触发器、锁存器或并行I/O接口等来实现。AD570、AD571等都属于电平启动型ADC。当ADC转换结束时，ADC输出一个转换结束标志信号，通知单片机读取转换结果。单片机检查判断A/D转换结束的方法一般有中断和查询两种

7、。对于中断方式，可将转换结束标志信号接到单片机的中断请求输入线上或允许中断的I/O接口的相应引脚，作为中断请求信号；对于查询方式，可把转换结束标志信号经三态门送到单片机的某一位I/O口线上，作为查询状态信号。A/D转换器的另一个重要连接信号是时钟，其频率是决定芯片转换速度的基准。整个A/D转换过程都是在时钟的作用下完成的。A/D转换时钟的提供方法有两种：一种是由芯片内部提供（如AD574），一般不需外加电路；另一种是由外部提供，有的用单独的振荡电路产生，更多的则是把单片机输出时钟