單片機控制的簡易直流數字電壓表

摘要:在現代電子測量儀器儀表中，數字電壓表由于其精度高、讀數方便等優點，因此在電子測量領域應用越來越廣泛。本設計基于單片機控制，因此整個電路較簡單、易于實現、性能穩定、成本低，具有較好的實用性。

關鍵詞:直流數字電壓表;單片機;A/D轉換

中圖分類號:TM933.22 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0026-01

數字電壓表作為一種數字儀器儀表它采用數字化測量技術，把連續的模擬量(待測的直流電壓值)轉換成離散的數字形式并加以顯示。由于有別于傳統的指針式電壓表由讀數帶來的種種誤差與不便，它具有精度高、誤差小、測量速度快、讀數準確方便等優點。

數字電壓表的核心部件是A/D轉換器，本設計中A/D轉換器采用ADC0809對輸入模擬量即待測電壓進行轉換。而控制部分則由單片機AT89C51完成對轉換之后的數據進行處理，由此產生相應的段碼并送入數碼管顯示。而在軟件部分，當A/D轉換結束，采用中斷方式對數據進行讀取、處理，相較于查詢方式程序更為合理，實時性也更好。

一、功能設計

由AT89C51與ADC0809構成一個簡易的直流數字電壓表，采用1路模擬量輸入，能夠測量0-5V之間的直流電壓值。顯示部分采用LED數碼管動態顯示，能夠精確到小數點后兩位。

二、硬件電路

硬件電路如下圖示:

1.由于采用1路模擬量輸入，因此ADC0809的三根地址線C、B、A(用于通道選擇)直接接地，默認選擇0通道。2.單片機采用6MHz的晶振，ALE引腳輸出6MHz/6=1MHz的時鐘信號，經74LS74觸發器2分頻，最終得到500KHz的時鐘信號送入ADC0809的時鐘端。3.ADC0809的啟動端START、地址鎖存端ALE均為高電平有效，將START與ALE端連在一起，與AT89C51的P2.7相連，當P2.7輸出一個高電平時，啟動0809開始模數轉換。4.A/D轉換結束，采用中斷方式進行數據的讀取處理。當轉換結束時，EOC端輸出高電平，而單片機的外部中斷均為低電平有效，因此0809的EOC端通過反相器74LS04與單片機的P3.2(即外部中斷0)相連，當轉換結束，外部中斷0則申請中斷。5.0809的輸出允許OE端與單片機P2.6相連，當OE端為高電平，模數轉換的結果輸出到0809的8位數字量輸出端。6.模數轉換的8位數字量由P0口輸入單片機，經單片機處理后產生用于顯示的段碼值，再由P1口輸出驅動LED顯示器動態顯示電壓值。三個LED數碼管的位選分別由單片機的P2.0、P2.1、P2.2三根口線控制。動態顯示時，每一位LED的選通時間為5ms，由延時程序實現。

三、軟件設計

程序:

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0003H AJMP JINT0

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;MAIN:NOP

SETB IT0

SETB EX0

SETB EA

MOV P0，#0FFH

SETB P2.0

SETB P2.1

SETB P2.2

SETB P2.3

CLR P2.7

SETB P2.7

CLR P2.7

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

XS: CLR P2.1

MOV DPTR，#TAB

MOV A，31H

MOVC A，@A+DPTR

ORL A，#80H

MOV P1，A

LCALL YS

SETB P2.1

CLR P2.2

MOV DPTR，#TAB

MOV A，32H

MOVC A，@A+DPTR

MOV P1，A

LCALL YS

SETB P2.2

CLR P2.3

MOV DPTR，#TAB

MOV A，33H

MOVC A，@A+DPTR

MOV P1，A

LCALL YS

SETB P2.3

AJMP MAIN

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

JINT0:NOP

CLR EA

SETB P2.6

SA:MOV A，P0

CLR P2.6

MOV B，#51

DIV AB

MOV 31H，A

MOV A，B

MOV B，#5

DIV AB

MOV 32H，A

MOV 33H，B

SETB EA

RETI

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

YS:MOV R6，#5

YS1:MOV R7，#250

L:DJNZ R7，L

DJNZ R6，YS1

RET

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

TAB:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H ;0，1，2，3，4

DB 6DH，7DH，07H，7FH，6FH ;5，6，7，8，9

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

END

四、結論

由于ADC0809的分辨率為8位，當輸入模擬電壓的變化范圍為0~5V，輸出8位二進制數可以分辨的最小模擬電壓為5V/255≈0.0196V。這就決定了該電壓表的精度只能達到0.0196V。因此測試時電壓數值的變化一般以0.02V的電壓幅度變化，在一般的應用場合可以完全滿足要求。

參考文獻:

[1]南建輝，熊鳴，王軍茹.MCS-51單片機原理及應用實例[M].清華大學出版社，2004

[2]王法能，尹季昆.單片機原理及應用[M].科學出版社，2004

[作者簡介]高皚瓊(1981-)，女，2005年畢業于蘭州理工大學通信工程專業，并獲得學士學位，于2005年任教于甘肅工業職業技術學院至今，講師。