基于PIC單片機的自適應(yīng)高精度電壓表的設(shè)計

摘要:采用PIC16F873A單片機作為系統(tǒng)的核心控制器件，它自身內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換模塊，將采集的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，再通過液晶顯示電壓與精度。本設(shè)計選擇單片機的四路模擬通道作為輸入，根據(jù)輸入的模擬電壓值自動切換選擇合適的測量通道，從而使得測量精度最高。該設(shè)計具有測量精度高、范圍自適應(yīng)調(diào)節(jié)、抗干擾能力強等特點。

關(guān)鍵詞:電壓表，PIC單片機，自適應(yīng)，高精度

1 總體設(shè)計

該設(shè)計為基于PIC單片機的自適應(yīng)范圍高精度電壓表，總體框圖如圖1所示。

該設(shè)計通過變壓器與整流橋，產(chǎn)生12V的直流電壓，以便給7805穩(wěn)壓芯片、LM358運放供電。再通過7805，產(chǎn)生5V的直流電壓，以便給單片機、1602液晶、基準(zhǔn)電壓電路，時鐘電路、復(fù)位電路等供電。

利用電位器，從12V的直流電壓中進行分壓，作為待測電壓A(范圍0V-12V)，此時將該電壓通過運放進行縮小與隔離，分別得到第一模擬通道電壓B(該電壓與原電壓A相同)，得到第二模擬通道電壓C(該電壓位原電壓A的一半)，得到第三模擬通道電壓D(該電壓為原電壓A的四分之一)。將該三路電壓輸入到單片機的三個模擬通道。基準(zhǔn)電壓利用TL431芯片，生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓2.5V，通過第四個模擬通道輸入，作為AD轉(zhuǎn)換的參考電壓。

PIC16F873A單片機作為核心控制模塊，通過程序判斷需要選擇采集的模擬通道，將電壓值采集后，進行AD轉(zhuǎn)換(10位精度)，然后在液晶1602上顯示電壓值以及精度值。時鐘模塊提供時鐘保證單片機的運行，復(fù)位模塊保證單片機上電運行時進行初始化。

2 硬件設(shè)計

對設(shè)計的硬件電路進行分塊設(shè)計，分為電源電路模塊、待測電壓模塊、運放電路模塊、單片機控制模塊電路、復(fù)位電路模塊、基準(zhǔn)電路模塊，具體如下:

2.1 電源電路模塊:提供12V以及5V的直流電壓。12V電壓，給7805穩(wěn)壓芯片、LM358運放供電以及分壓電位器供電。5V電壓給單片機、1602液晶、基準(zhǔn)電壓電路，時鐘電路、復(fù)位電路等供電。

2.2 待測電壓模塊:利用10K歐姆的電位器對12V的直流電壓進行分壓，得到待測電壓.

顯示電路模塊:采用1602A液晶顯示，具有顯示直觀、使用方便的特點。具體電路如圖2所示。

2.3 運放電路模塊:利用運放以及電阻的搭配，將待測電壓A分為三路輸出，第一路為電壓B，大小等于待測電壓，只是通過運放進行了隔離。第二路為電壓C，大小等于待測電壓的1/2。第三路為電壓D，大小等于待測電壓的1/4。

2.4 單片機控制模塊電路、基準(zhǔn)電壓電路、時鐘電路:該模塊為整個設(shè)計的核心電路，采用PIC16F873A單片機。內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換模塊(10位精度)。基準(zhǔn)電壓提供2.5V的AD參考電壓，時鐘電路提供單片機運行的時鐘。具體電路如圖3所示。

3 軟件設(shè)計

程序流程圖如圖4所示。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)采用PIC16F873A單片機作為設(shè)計器件，其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換模塊，把采集到的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，再通過液晶顯示出來。本設(shè)計通過單片機判斷，選擇三路中與輸入電壓最適合的范圍，并且能根據(jù)輸入電壓自動切換測量范圍，達到高精度的目的。該設(shè)計測量直流電壓、具有精度高、抗干擾能力強的特點。

參考文獻

[1] 李榮正.PIC 單片機原理及應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[2] 周堅.PIC 單片機輕松入門[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

[3] 張明峰.PIC 單片機入門與實戰(zhàn)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004