基于单片机控制的数字电压表

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1、基于单片机控制的数字电压表摘要：在现代检测技术中，常需要高精度数字电压表进行现场检测，将检测到的数据送入微计算机系统，完场计算、存储、控制和显示等功能。本文中数字电压表的控制系统采用AT89c51单片机，A/D转换器采用ADC0809为主要硬件，实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单，所用元器件较少，成本低，调节工作可实现自动化。还可方便地进行8路A/D转换量的测量，远程测量结果传送等功能。数字电压表可以测量0~5V的8路输入电压值，并在四路LED数码管上轮流显示或单路选择显示。关键字：单片机；数字电压表；A/D转换；模拟信号1.引言数字电压表是诸

2、多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转化成不连续的离散的数字形式并加以显示，这是有区别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉疲劳。目前数字万用表的内部核心器件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响了数字万用表的精确度，本文的A/D转换器采用ADC0809对模拟信号进行转换，控制核心AT89c51再转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。2.总体设计方案2.1设计思路本设计采用ADC0809对模拟信号进行转换，经控制核心89C51再转换的结果进行运算和处理，最后由驱动输入装置74245显示数字电压信

3、号。ADC0809通过IN0~IN7采集模拟电压信号送给单片机，单片机将采集来的信号通过一定的处理然后通过并口扩展的共阳极LED数码管显示采集的电压值。2.1.1方案确立经过各个方面的考虑，总共得出两个比较可行的方案，如下。（1）方案一：用电位器控制输入电压，经ADC0809模数转换，然后送入AT89C51处理，最后经74LS164驱动显示数字电压信号，本电路一个特点就是另外接一报警电路，显示电路属串行显示，优点是电路原理比较简单，但所用元器件较为冗多(6个74LS164，LM386、ADC0809、AT89C51各一个，极性电容、发光二极管等若干)。大致电路设计原理图见

4、附录一。（2）方案二：主要用4个芯片AT89C51,ADC0809,74245,14024来控制整个电路，优点是所用元器件个数较少，原理图简单明了，但也存在一定的缺点，就是实际制作电路板时所需跳线较多，电路设计原理图见附录二。本设计经多方位考虑，采用方案二，所用电子元器件见表1。13表1电子元器件清单材料类型材料型号数量ICAT89C511ADC0809174LS2451140241电阻510Ω74.7KΩ68.2KΩ3三极管85504共阳数码管XD110504非极性电容30рF210μF1晶振12MHz12.2总体设计框图本设计采用方案二，根据ADC0809、AT89C

5、51的特点以及他们的接口顺序，绘出总体设计方框图如下图1所示。3.设计原理分析3.1数字电压表硬件电路设计硬件电路设计主要包括:89C51单片机系统，A/D转换电路，显示电路。测量最大电压位5V，显示最大值为5.00V。图2为数字电压表硬件电路原理图。3.1.189C51单片机系统和显示电路由于单片机体积小、重量轻、价格便宜，所以本系统采用89C51内部有4KB的EEPROM，13128字节的RAM，所以一般都要根据系统所需存储容量的大小来扩展ROM,所以一般都要根据系统所需存储容量大小来扩展ROM和RAM。本电路/EA接高电平，没扩展片外ROM和RAM。89C51的P1

6、、P3.0~P3.3端口作为四位LED数码管控制。P3.5端口用作单路显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口用作0809的A/D转换数据读入用，P2端口用作0809的A/D转换控制。8路模拟输入A/D转换89C51单片机通讯模块LED显示图1总体设计方框图图2数字电压表硬件电路原理图133.1.2A/D转换电路A/D转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟信号输入端口，地址线（23~25脚）可决定对哪一路模拟信号进行A/D转换。22脚为地址锁存控制。6脚为测试控制，当输入一个2µs宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7管脚为A/D转换结束标志，当

7、A/D转换数据结束时，7管脚输出高电平。9管脚为A/D转换数据输出允许控制端，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30引脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1MHz时钟。3.1.3ADC0809的结构和工作原理ADC0809是一种8位逐次逼近型A/D转换器，带8个模拟量输入通道，芯片内有通道地址译码锁存器，有输出三态数据锁存器，启动信号为脉冲启动方式，每个通道的转换大约为100µs，可以和单片机直接接口。ADC0809的引脚图和内部逻辑结构如图3所示。由图3可知，AD