数字电压表设计实验（并行AD 数据采集与显示）

数字电压表设计实验（并行AD 数据采集与显示）

一、设计要求:
设计一个测量范围为0~5V 的电压表。用三位数码管显示，显示小数点。
二、实验目的：
学习使用并行AD 变换器ADC0809。
了解数字电压表的工作原理。
学习使用状态机。
三、实验原理：
产生AD 变换器的控制信号:
ADC0809 是CMOS 的8 位A/D 转换器，片内有8 路模拟开关，可控制
8 个模拟量中的一个进入转换器中。ADC0809 的分辨率为8 位，转换时间约
100us，含锁存控制的8 路多路开关，输出有三态缓冲器控制，单5V 电源供电。
主要控制信号说明：START 是转换启动信号，高电平有效；ALE 是3 位通
道选择地址（ADDC、ADDB、ADDA）信号的锁存信号。当模拟量送至某一输
入端（如IN1 或IN2 等），由3 位地址信号选择，而地址信号由ALE 锁存；EOC
是转换情况状态信号，当启动转换约100us 后，EOC 产生一个负脉冲，以示转
换结束；在EOC 的上升沿后，若使输出使能信号OE 为高电平，则控制打开三
态缓冲器，把转换好的8 位数据结果输出至数据总线。至此ADC0809 的一次转
换结束了。对于ADC0809 芯片的其他介绍请参阅其数据手册。芯片ADC0809
的控制时序图（图14）。
在实验仪器中CS 与WR 相与后接在了ALE 和START 端，CS 与RD 相与
后接在了OE 端，通过对时序和电路的综合考虑，建议使用如下的AD 控制时序。

由图15 可知，当CS 和WR 同时为高电平时，ADC0809 开始转换，当转换
完成后，在INT 脚输出高电平，等待读数据；当CS 和RD 同时为高电平时，通
过数据总线D[7..0]从ADC0809 读出数据。
从图我们可以将整个控制气分成4 个步骤状态：S0、S1、S2、S3，各状态
的动作方式如下：
状态S0：CS=1、WR=1、RD=0（由控制器发出信号要求ADC0809 开始进
行模/数信号的转换）。
状态S1：CS=0、WR=0、RD=0 (ADC0809 进行转换动作，转换完毕后INT
将低电位升至高电位)。
状态S2： CS=1、WR=0、RD=1(由控制器发出信号以读取ADC0809 的转
换资料)。
状态S3： CS=0、WR=0、RD=0（由控制器读取数据总线上的数字转换资
料）。由上述的四个状态可以归纳出整个控制器的动作功能有：负责在每个步骤送出所需的CS、WR、RD 控制信号。在状态S1 时,监控INT 信号是否由低变高,如此以便了解转换动作结束与否。
在状态S3,读取转换的数字资料。
2．编码转换电路：
计算转换后的数字电压信号与BCD 码的对应关系：对8 位的ADC0809 而言，它的输出准位共有28 =256 种，即它的分辨率是1/256，假设输入信号为0~5V 电压范围，参考电压（Vref/2）为2.56V 时，则它最小输出电压是5V/256=0.01953V，这代表ADC0809 所能转换的最小电压值，我们在该实验中取最小电压准位为0.02V。当ADC0809 收到的信号是01110110（76H），则其对应的电压值为：76H×0.02V = 2.36V要实现电压值与BCD 码的对应关系用多种方法（如查表法、比较法等）。查表法需要写大量的数据，比较麻烦，在示例程序中作者使用了比较法。
3．输出7 段数码管显示电路：
该电路的功能是将转换好的BCD 码显示在3 位数码管上，在最高为的数码管上要显示小数点。这个电路在前面的实验中多次用到，此处不再叙述。
四、实验内容：
用并行ADC0809 实现电压表。NINTR，NRD，NCS，NWR，DIN[7..0]分别接并行ADC0809 模块中的相应接口。

SEL[1..0]和SEG[6..0]分别接7 段数码管的扫描端SEL[1..0]和g~a，DP 接小数点输入端DP，ADC0809 的时钟输入端接625KHz，建议CLKG 接8KHZ 左右时钟，CLK 接高于16HZ 时钟。
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VREF-接地；VREF+接+5V；A0，A1，A2 接拨码开关；A0，A1，A2 八种状态分别对应IN[0..7]，手动DCTUNER 控制 DCOUT 输出，DCOUT 接A0，A1，A2 八种状态中的一种。
注：示例程序在文件夹EXAMPLE10 中，DYB.VHD 是示例程序的设计文件。

五、实验报告：
作出本项实验设计的完整电路图，详细说明ADC0809 的工作原理，以及数字电压表的工作原理 。详细说明7 段数码管能稳定显示测量值的原因。