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1.了解ADC0809芯片的内部结构；2.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。演示法讨论法10分钟（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引脚讲授法讲授法25分钟20分钟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电路接口实际操作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1.学习单片机系统扩展的方法；2.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。演示法讨论法10分钟不管使用哪种方式，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位地址讲授法35分钟由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。实际操作35分钟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：50HTMOD取值：20H[课堂小结]：1.A/D转换电路能够将现场接受的各种模拟信号转换为单片机能够处理的数字信号，它是单片机应用系统中的重要部件。2.在现场处理过程中，模数转换时常见且必须掌握的技能，通过学习数字电压表的制作，对于清晰控制思路，熟练掌握相应程序的编写将很有帮助。讲授10分钟巩固练习及作业布置课后题1题教学后记同学系统扩展和ADC0809芯片的理解不够深入，应加深理解。