简易数字电压表+ADC0832+串行SPI方式实现1路数据转换

1 实物与模型

（1）为什么DO和DI引脚连在一个引脚上?

由于ADC0832在通信时并不是会同时使用DO和DI端口，并且DO和DI端口与单片机的接口是双向的，所以在设计电路中可以用一根线将DO端和DI端连接到一起。

（2）ADC0832的外部连接采用SPI总线结构，这样便把它的连接方式与其他设备统一起来了。ADC0832采用同步串行传输，同步是通过时钟线进行数据同步；串行传输通过DO 数据口一位一位传输数据。

2 实验原理

3 系统设计

　　传统的51单片机没有配置SPI，但是可以利用其并行接口线模拟SPI串行总线时序，以实现与SPI的器件连接。

4 软件设计

1 ADC0832模数转换函数（结合ADC时序图）

#ifndef __ADC0832_H__
#define __ADC0832_H__

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

sbit ADC0832_CS_N = P1^0;
sbit ADC0832_CLK  = P1^1;
sbit ADC0832_DI   = P1^2;
sbit ADC0832_DO   = P1^2;

void ADC0832_Init(void);
unsigned char ADC0832_Conv(void);

#endif

#include "ADC0832.h"

//ADC0832初始化
void ADC0832_Init(void)
{
    ADC0832_CS_N = 1;
    ADC0832_CLK  = 0;
    ADC0832_DI   = 1;
}

unsigned char ADC0832_Conv(void)
{
    unsigned char adc_result1 = 0;        //用来接收第一组数据
    unsigned char adc_result2 = 0;        //用来接收第二组数据

    unsigned char i;

    //时序1，先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束
    ADC0832_CS_N = 0;
    ADC0832_CLK  = 0;

    //时序2，由MCU向ADC0832时钟输入端CLK输入时钟脉冲,DO/DI端使用DI端输入通道功能选择的数据信号

    //在第1个时钟脉冲的下降沿之前DI端必须是高电平，表示启动信号
    ADC0832_DI   = 1;    //START BIT，启动信号
    _nop_();
    ADC0832_CLK  = 1;    //第一个脉冲
    _nop_();
    ADC0832_CLK  = 0;

    //在第2、3个脉冲下降沿之前DI应输入2位数据用于选择通道功能
    ADC0832_DI   = 1;    //单通道输入
    _nop_();
    ADC0832_CLK  = 1;    //第二个脉冲
    _nop_();
    ADC0832_CLK  = 0;

    ADC0832_DI   = 0;    //选择CH0作为模拟信号输入端
    _nop_();
    ADC0832_CLK  = 1;    //第三个脉冲
    _nop_();
    ADC0832_CLK  = 0;

    /*时序3，从第4个脉冲开始由DO输出转换数据最高位，
    随后每个脉冲下降沿DO输出下一位数据，
    直到第11个脉冲时发出最低位数据，一个字节的数据输出完成*/

    ADC0832_DI   = 1;    //数据线拉高，主机准备读数据，高位在前
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        ADC0832_CLK  = 1;
        _nop_();
        ADC0832_CLK  = 0;    //CLK下降沿
        adc_result1 = adc_result1 << 1;      //左移，0000_0001
        if(ADC0832_DO==1)
            adc_result1 = adc_result1 | 0x01;
    }

    /*时序4，随后输出8个位数，与前面数据顺序相反，
    同时第11个脉冲的下降沿输出DATA0,到第19个脉冲时输出完成DATA7*/
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        adc_result2 = adc_result2 >> 1;      //右移，1000_000
        if(ADC0832_DO==1)
            adc_result2 = adc_result2 | 0x80;
        ADC0832_CLK  = 1;
        _nop_();
        ADC0832_CLK  = 0;
    }

    //时序5 一次AD转换结束
    ADC0832_CS_N = 1;
    ADC0832_CLK  = 1;
    ADC0832_DI   = 0;

    return (adc_result1 == adc_result2)? adc_result1:0;
}

2 数码管动态显示函数

#ifndef __DisplaySmg_H__
#define __DisplaySmg_H__

#include <REG52.H>

#define GPIO_SEG P0        //段选端
#define GPIO_SEL P2        //位选端

extern unsigned char LedBuf[];    //外部变量声明
extern unsigned char DotDig0,DotDig1,DotDig2,DotDig3;

void DisplaySmg(void);

#endif

#include "DisplaySmg.h"

unsigned char code LedData[]={    //共阴型数码管的段码表，字符，序号
                0x3F,  //"0"，0
                0x06,  //"1"，1
                0x5B,  //"2"，2
                0x4F,  //"3"，3
                0x66,  //"4"，4
                0x6D,  //"5"，5
                0x7D,  //"6"，6
                0x07,  //"7"，7
                0x7F,  //"8"，8
                0x6F,  //"9"，9
                0x77,  //"A"，10
                0x7C,  //"B"，11
                0x39,  //"C"，12
                0x5E,  //"D"，13
                0x79,  //"E"，14
                0x71,  //"F"，15
                0x76,  //"H"，16
                0x38,  //"L"，17
                0x37,  //"n"，18
                0x3E,  //"u"，19
                0x73,  //"P"，20
                0x5C,  //"o"，21
                0x40,  //"-"，22
                0x00,  //熄灭 23
                         };
unsigned char DotDig0=0,DotDig1=0,DotDig2=0,DotDig3=0;    //小数点控制位
unsigned char code LedAddr[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};        //数码管位选
unsigned char LedBuf[]={22,22,22,22};    //显示缓存区

void DisplaySmg()                    //四位数码管，考虑小数点
{
    unsigned char     i;                 //等价于 "static unsigned char i = 0;"
    unsigned char     temp;
    switch(i)
    {
        case 0:
        {
            GPIO_SEG = 0x00;                //消影
            if(DotDig0==1)                    //小数点
            {
                temp = LedData[LedBuf[0]] | 0x80;  //点亮小数点
            }
            else
            {
                temp = LedData[LedBuf[0]];
            }
            GPIO_SEG = temp;                //段码
            GPIO_SEL = LedAddr[0];            //位选
            i++;
            break;
        }

        case 1:
            GPIO_SEG = 0x00;
            if(DotDig1==1)                    //小数点
            {
                temp = LedData[LedBuf[1]] | 0x80;
            }
            else
            {
                temp = LedData[LedBuf[1]];
            }
            GPIO_SEG = temp;
            GPIO_SEL = LedAddr[1];
            i++;
            break;
        case 2:
            GPIO_SEG = 0x00;
            if(DotDig2==1)                    //小数点
            {
                temp = LedData[LedBuf[2]] | 0x80;
            }
            else
            {
                temp = LedData[LedBuf[2]];
            }
            GPIO_SEG = temp;
            GPIO_SEL = LedAddr[2];
            i++;
            break;
        case 3:
            GPIO_SEG = 0x00;
            if(DotDig3==1)                    //小数点
            {
                temp = LedData[LedBuf[3]] | 0x80;
            }
            else
            {
                temp = LedData[LedBuf[3]];
            }
            GPIO_SEG = temp;
            GPIO_SEL = LedAddr[3];
            i=0;
            break;
        default:break;
    }
}

3 定时器T0

#ifndef __Timer0_H__
#define __Timer0_H__

#include <reg52.h>

void Timer0_Init(void);

#endif

#include "Timer0.h"

void Timer0_Init(void)        //1毫秒@11.0592MHz
{
    TMOD &= 0xF0;        //设置定时器模式
    TMOD |= 0x01;        //设置定时器模式
    TL0 = 0x66;            //设置定时初始值
    TH0 = 0xFC;            //设置定时初始值
    TF0 = 0;            //清除TF0标志
    TR0 = 1;            //定时器0开始计时

    ET0 = 1;            //定时器0中断开关
//    EA  = 1;             //中断总开关
}

//中断服务函数一定是一个没有返回值的函数
//中断服务函数一定是没有参数的函数
//中断服务函数函数名后跟着关键字interrupt
//interrupt n 0~4 5个中断源，8*n+0003H
// 0003H INT0, 00BH T0, 0013H INT1, 001BH T1, 0023H ES
//中断服务函数不能被主程序或者其他程序所调用
//n后面跟着using m(0~3)工作寄存器组

//void Timer0_ISR(void) interrupt 1
//{
//    TL0 = 0x66;            //设置定时初始值
//    TH0 = 0xFC;            //设置定时初始值
//}

4 主函数（对采集的数据进行均值滤波）

#include <REG52.H>
#include "DisplaySmg.h"
#include "ADC0832.h"
#include "Timer0.h"

unsigned char  adc_result = 0;
int adc_result_show = 0;

void disp_num(void)            //显示四位十进制数
{
    LedBuf[0]= 23;                    //千位,不显示
    LedBuf[1]= adc_result_show/100;    //百位
    LedBuf[2]= adc_result_show/10%10;//十位
    LedBuf[3]= adc_result_show%10;    //个位
}

void main()
{
    int adc_result_reg;
    int adc_result_fliter;        //采用均值滤波
    unsigned char adc_cnt;        //采样次数

    Timer0_Init();        //定时/计数器T0初始化
    ADC0832_Init();
    EA=1;                //中断总开关
    DotDig1=1;            //点亮第二个数码管的小数点
    while(1)
    {
        adc_result = ADC0832_Conv();    //采集数据，ADC转换后结果
        adc_result_reg = adc_result*1.0*100*5/255;    //数据变换处理(线性标度变换)
        adc_result_fliter = adc_result_fliter +  adc_result_reg;    //数据累加
        adc_cnt++;
        if(adc_cnt > 7)
        {
            adc_result_show = adc_result_fliter >> 3; //等价于除于8，取平均值
            adc_cnt = 0;
            adc_result_fliter = 0;
        }
        disp_num();        //显示数据
    }
}

void Timer0_ISR(void) interrupt 1
{
    TR0=0;                //关闭定时器
    DisplaySmg();        //每过1ms,刷新一次数码管显示函数
    TL0 = 0x66;            //设置定时初始值,定时1ms
    TH0 = 0xFC;            //设置定时初始值,定时1ms
    TR0=1;                //打开定时器
}

5 参考来源

（1）(141条消息) 【mcuclub】模数转换ADC0832_单片机俱乐部--官方的博客-CSDN博客_adc0832模数转换原理；

（2）单片机应用——利用串行A/D转换器件ADC0832实现模拟电压信号的A/D转换_哔哩哔哩_bilibili；