單片機(jī)控制的簡易直流數(shù)字電壓表

摘要:在現(xiàn)代電子測量儀器儀表中，數(shù)字電壓表由于其精度高、讀數(shù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在電子測量領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制，因此整個(gè)電路較簡單、易于實(shí)現(xiàn)、性能穩(wěn)定、成本低，具有較好的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞:直流數(shù)字電壓表;單片機(jī);A/D轉(zhuǎn)換

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

數(shù)字電壓表作為一種數(shù)字儀器儀表它采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量(待測的直流電壓值)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字形式并加以顯示。由于有別于傳統(tǒng)的指針式電壓表由讀數(shù)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(shù)準(zhǔn)確方便等優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)字電壓表的核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，本設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809對輸入模擬量即待測電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而控制部分則由單片機(jī)AT89C51完成對轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由此產(chǎn)生相應(yīng)的段碼并送入數(shù)碼管顯示。而在軟件部分，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，采用中斷方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、處理，相較于查詢方式程序更為合理，實(shí)時(shí)性也更好。

一、功能設(shè)計(jì)

由AT89C51與ADC0809構(gòu)成一個(gè)簡易的直流數(shù)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(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，能夠精確到小數(shù)點(diǎn)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(rèn)選擇0通道。2.單片機(jī)采用6MHz的晶振，ALE引腳輸出6MHz/6=1MHz的時(shí)鐘信號，經(jīng)74LS74觸發(fā)器2分頻，最終得到500KHz的時(shí)鐘信號送入ADC0809的時(shí)鐘端。3.ADC0809的啟動(dòng)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(dāng)P2.7輸出一個(gè)高電平時(shí)，啟動(dòng)0809開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。4.A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取處理。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC端輸出高電平，而單片機(jī)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(jī)的P3.2(即外部中斷0)相連，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束，外部中斷0則申請中斷。5.0809的輸出允許OE端與單片機(jī)P2.6相連，當(dāng)OE端為高電平，模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸出到0809的8位數(shù)字量輸出端。6.模數(shù)轉(zhuǎn)換的8位數(shù)字量由P0口輸入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后產(chǎn)生用于顯示的段碼值，再由P1口輸出驅(qū)動(dòng)LED顯示器動(dòng)態(tài)顯示電壓值。三個(gè)LED數(shù)碼管的位選分別由單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2三根口線控制。動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，每一位LED的選通時(shí)間為5ms，由延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)。

三、軟件設(shè)計(jì)

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(jié)論

由于ADC0809的分辨率為8位，當(dāng)輸入模擬電壓的變化范圍為0~5V，輸出8位二進(jìn)制數(shù)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(dá)到0.0196V。因此測試時(shí)電壓數(shù)值的變化一般以0.02V的電壓幅度變化，在一般的應(yīng)用場合可以完全滿足要求。

參考文獻(xiàn):

[1]南建輝，熊鳴，王軍茹.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社，2004

[2]王法能，尹季昆.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，2004

[作者簡介]高皚瓊(1981-)，女，2005年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)通信工程專業(yè)，并獲得學(xué)士學(xué)位，于2005年任教于甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院至今，講師。