任務5：汽車燃油表設計與制作

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【任務目標】

知識目標技能目標素質(zhì)目標能描述單片機AD轉(zhuǎn)換基本組成與應用。能進行汽車燃油表控制程序編制、調(diào)試、拓展應用。1.規(guī)范操作過程，符合6S管理要求；2.具備自主學習、團隊協(xié)作、認真探究的態(tài)度。任務5：汽車燃油表設計與制作

【任務描述】通過單片機控制，轉(zhuǎn)動連接在單片機引腳上的電位器，實現(xiàn)模擬電壓信號的讀取，在LED數(shù)碼管上顯示出模擬信號轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號，以此來模擬汽車燃油表顯示。設計要求：轉(zhuǎn)動P1.5端口上的電位器，數(shù)碼管顯示AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。任務5：汽車燃油表設計與制作

【任務實施】1.電路設計

圖5-1學習板TT4汽車燃油表控制電路IO分配圖源程序任務5：汽車燃油表設計與制作

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4.畫出程序流程圖

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【知識鏈接】1.STC15W4K32S4系列單片機內(nèi)部AD簡介STC15W4K32S4系列單片機內(nèi)部集成了8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器。圖5-2A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖當CLK_DIV.5(PCON2.5)/ADRJ=0時，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器格式如下：

圖5-3A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器格式1當CLK_DIV.5(PCON2.5)/ADRJ=1時，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器格式如下：圖5-4A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器格式2任務5：汽車燃油表設計與制作

STC15系列單片機ADC由多路選擇開關(guān)、比較器、逐次比較寄存器、10位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器（ADC_RES和ADC_RESL）以及ADC_CONTR構(gòu)成。STC15系列單片機的ADC是逐次比較型ADC。逐次比較型ADC由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過逐次比較邏輯，從最高位（MSB）開始，順序地對每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)過多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對應值。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點。從圖5-2可以看出，通過模擬多路開關(guān)，將通過ADC0~7的模擬量輸入送給比較器。用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）轉(zhuǎn)換的模擬量與輸入的模擬量通過比較器進行比較，將比較結(jié)果保存到逐次比較寄存器，并通過逐次比較寄存器輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果保存到ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器ADC_RES和ADC_RESL，同時，置位ADC控制寄存器ADC_CONTR中的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標志位ADC_FLAG，以供程序查詢或發(fā)出中斷申請。模擬通道的選擇控制由ADC控制寄存器ADC_CONTR中的CHS2~CHS0確定。ADC的轉(zhuǎn)換速度由ADC控制寄存器中的SPEED1和SPEED0確定。任務5：汽車燃油表設計與制作

在使用ADC之前，應先給ADC上電，也就是置位ADC控制寄存器中的ADC_POWER位。當ADRJ=0時，如果取10位結(jié)果，則按下面公式計算:任務5：汽車燃油表設計與制作

當ADRJ=0時，如果取8位結(jié)果，按下面公式計算:當ADRJ=1時，如果取10位結(jié)果，則按下面公式計算:式中，Vin為模擬輸入通道輸入電壓，Vcc為單片機實際工作電壓，用單片機工作電壓作為模擬參考電壓。任務5：汽車燃油表設計與制作

2.P1口模擬功能控制寄存器P1ASFSTC15系列單片機的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口(P1.7-P1.0)，有8路10位高速A/D換器，速度可達到300KHz（30萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設置將8路中的任何一路設置為A/D轉(zhuǎn)換，不需作為A/D使用的P1口可繼續(xù)作為I/O口使用（建議只作為輸入）。需作為A/D使用的端口需先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應位置為‘1’，將相應的口設置為模擬功能。P1ASF寄存器的格式圖5-5所示。P1ASF:P1口模擬功能控制寄存器（該寄存器是只寫寄存器，讀無效）。圖5-5P1ASF寄存器的格式圖任務5：汽車燃油表設計與制作

3.ADC控制寄存器ADC_CONTRADC_CONTR寄存器的格式如圖5-6所示。對ADC_CONTR寄存器進行操作，建議直接用MOV賦值語句，不要用“與”和“或”語句。圖5-6ADC_CONTR寄存器的格式圖ADC_POWER：ADC電源控制位。0，關(guān)閉ADC電源；任務5：汽車燃油表設計與制作

1，打開A/D轉(zhuǎn)換器電源。建議進入空閑模式和掉電模式前，將ADC電源關(guān)閉，即ADC_POWER=0，可降低功耗。啟動A/D轉(zhuǎn)換前一定要確認A/D電源已打開，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后關(guān)閉A/D電源可降低功耗，也可不關(guān)閉。初次打開內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換模擬電源，需適當延時，等內(nèi)部模擬電源穩(wěn)定后，再啟動A/D轉(zhuǎn)換。建議啟動A/D轉(zhuǎn)換后，在AD轉(zhuǎn)換結(jié)束之前，不改變?nèi)魏蜪/O口的狀態(tài)，有助于高精度A/D轉(zhuǎn)換。圖5-7

模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度控制位任務5：汽車燃油表設計與制作圖5-8模擬輸入通道選擇

ADC_FLAG:模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標志位，當A/D轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG=1，要由軟件清0。不管是A/D轉(zhuǎn)換完成后由該位申請產(chǎn)生中斷，還是由軟件查詢該標志位A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當A/D轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG=1，一定要軟件清0。ADC_START：模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換啟動控制位，設置為“1”時，開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后為0。CHS2/CHS1/CHS0：模擬輸入通道選擇如圖5-8所示。任務5：汽車燃油表設計與制作

4.ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果調(diào)整寄存器位ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果調(diào)整寄存器位——ADRJ位于寄存器CLK_DIV/PCON中，用于控制ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果存放的位置圖5-9ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果調(diào)整寄存器任務5：汽車燃油表設計與制作

ADRJ：ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果調(diào)整。0，ADC_RES[7:0]存放高8位ADC結(jié)果，ADC_RESL[1:0]存放低2位ADC結(jié)果。1，ADC_RES[1:0]存放高2位ADC結(jié)果，ADC_RESL[7:0]存放低8位ADC結(jié)果。任務5：汽車燃油表設計與制作

5.程序編程思路STC單片機通過內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換電路檢測P1.5引腳上電位器中心抽頭分得的電壓值，此程序直接將檢測到的AD轉(zhuǎn)換值顯示出來，不做其他處理。

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【拓展任務】

任務5汽車燃油表設計與制作學時4姓名

學號

班級

日期

團隊成員

任務要求設計一個汽車燃油表顯示與控制系統(tǒng)，要求用4個LE