基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

賀廉云

摘要：中國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)促使國內(nèi)各類電子產(chǎn)品從無到有，電子檢測產(chǎn)品由此也發(fā)展迅速。本設(shè)計(jì)是基于STC89C52單片機(jī)的一種電壓測量的電子電路，此設(shè)計(jì)電路采用ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、STC89C52單片機(jī)和LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設(shè)計(jì)。該檢測系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡易， 可以測量0～5V區(qū)間的電壓值，并將所測值準(zhǔn)確反映到LED數(shù)碼管。該電路智能化程度高且檢測操作相當(dāng)簡單。[JP]

關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表； ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； STC89C52單片機(jī)

中圖分類號(hào)： TP393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：2095-2163（2016）06-0116-03

0引言

科技革命以來，信息產(chǎn)品超速發(fā)展，各種電子監(jiān)測產(chǎn)品越來越普及，單片機(jī)芯片的推出，使各類自動(dòng)檢測儀器邁出重要一步。數(shù)字電壓表是利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片，把連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字信號(hào)形式并配合顯示儀表＼[1＼]。目前，有眾多系列的單片機(jī)組成的智能電壓表，已被廣泛用于工業(yè)檢測儀表、過程控制系統(tǒng)等自動(dòng)化學(xué)科領(lǐng)域，正形成一種巨大的競爭力。

中國的數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告闡述了全球數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程，說明了中國的數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)發(fā)展處境與差距，開創(chuàng)性地提出了“新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)” 及同類替代物產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)之上，從4個(gè)方面即“以人為本”、 “環(huán)境友好”、 “科技創(chuàng)新”和“面向未來”準(zhǔn)確地辨別了“新型數(shù)字電壓表產(chǎn)業(yè)” 和同類替代物產(chǎn)品的內(nèi)涵。新型數(shù)字儀表發(fā)展的主要方向：

1）廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，向模塊化發(fā)展；

2）顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確；

3）擴(kuò)展性能優(yōu)良，測量速度快，抗干擾能力強(qiáng)；

4）分辨率趨向高端，測量范圍得以擴(kuò)展；

5）輸入阻抗高 ，集成度更好，且實(shí)現(xiàn)了微功耗＼[2＼]。

[BT4]1總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)芯片作為控制中心，用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0832采集電壓數(shù)據(jù)，以達(dá)到其既定的硬性指標(biāo)。單片機(jī)具有開發(fā)周期短、控制功能強(qiáng)、穩(wěn)定可靠、以及成本低廉等眾多優(yōu)點(diǎn)。STC89C52單片機(jī)芯片的位操作語句十分完善，I/O口均可按位尋址，程序空間多達(dá)8 K，完全能實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)0～5 V電壓測量的功能＼[3＼]。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

2硬件電路設(shè)計(jì)

[BT5]2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

[JP2]STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種CMOS的8位微控制器。其中具體使用了MCS-51系列單片機(jī)的關(guān)鍵內(nèi)核，從而能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)典單片機(jī)的各類功能，更重要的是還提出了多種改進(jìn)使其實(shí)現(xiàn)功能更為豐富、強(qiáng)大。STC89C52不僅有著靈活的8 位處理器，而且還配備了在系統(tǒng)可編程Flash，因此該款單片機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為有關(guān)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的主流優(yōu)勢選擇＼[4＼]。[JP]

限于篇幅，文中不再給出主控制最小系統(tǒng)電路圖，詳情可參見本刊2016年第5期第106頁圖2。

[BT5]2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

開發(fā)過程中，需要特別關(guān)注模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本次研究專門采用了ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，ADC0832能支持2個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道，是一種8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其使能端CS輸入是高電平時(shí)，芯片不能工作。為使轉(zhuǎn)換工作如期啟動(dòng)并進(jìn)入運(yùn)行，須先將CS置于低電平并保持該狀態(tài)直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束＼[5＼]。

單片機(jī)與ADC0832的接口電路如圖2所示。

[BT5]2.3數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)

[JP2]設(shè)計(jì)時(shí)，采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，具體連接方式如圖3所示。STC89C52的 P1端口作為 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的段碼控制。

4結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字電壓表，其測量范圍是0～5 V，有8路輸入電壓值，最小分辨率可達(dá)0.02 V。硬件設(shè)計(jì)方面采用STC89C52單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器則采用ADC0832對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后用LED數(shù)碼管給出清晰數(shù)字化顯示。 電壓表實(shí)物圖如圖5所示。

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