基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计

基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第1页。数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。数字电压表的介绍基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第2页。①实现8路直流电压检测②测量电压范围0-5V③显示指定电压通道和电压值④用按键切换显示通道设计要求基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第3页。

（1）进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理；

（2）掌握单片机的借口技术及，ADC0809芯片的特性，控制方法；

（3）通过这次实训设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术；

（4）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术设计目的基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第4页。测量一个0－5V的直流电压，通过输入电路把信号送给AD0809，转换为数字信号再送至89S52单片机，通过其P1口经数码管显示出测量值。设计方案基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第5页。结构框图基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第6页。8路数字电压表主要利用A/D转换器，其过程为如下：先用A/D转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成比例关系运算得到相应的模拟电压值，然后把模拟值通过数码管显示出来。设计时假设待测的输入电压为8路，电压值的范围为0——5v，要求能在4位LED数码上轮流显示或单路显示。测量的最小分辨率为0.019Ｖ。根据系统的功能要求，控制系统采用AT89Ｓ52单片机，A/D转换器。当输入电压为5V时，输出的数据值为255（0FFH），因此最大分辨率为0.0196V（5/255）。ADC0809具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。LED数码管显示采用软件译码动态显示。通过按键选择可8路循环显示，也可以单路循环。单路显示可通过按键选择所要显示的通道数。原理及功能基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第7页。硬件电路设计基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第8页。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，5个中断优先级2层中断嵌套中断，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件，可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。单片机芯片的选用基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第9页。AT89S52引脚图基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第10页。ADC0809内部逻辑结构基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第11页。ADC0809引脚图基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第12页。注：A、B、C分别为三条地址线的地址信号ADC0809通道的选择基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第13页。信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条。数字量输出及控制线：11条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。ADC0809对输入模拟量要求基于单片机的数字电压表设计全文共15页，当前为第14页。

（1）首先确定ADDA、ADDB、ADDC三位地址，决定选择哪一路模拟信号；

（2）使ALE端接受一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关到达比较器的输入端；

（3）使START接受一正脉冲信号，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