基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)與仿真

摘要：由于純硬件數(shù)字電壓表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量精度低，價(jià)格高，而在日常使用中，使用頻率高，導(dǎo)致萬(wàn)用表經(jīng)常損壞，故障率高，給使用和維修帶來(lái)很多不便。為了設(shè)計(jì)一種高精度數(shù)字電壓表，采用AT89C52單片機(jī)和ADC0809模／數(shù)轉(zhuǎn)換相結(jié)合的方法，做了大量Proteus仿真實(shí)驗(yàn)，獲得了普通純硬件數(shù)字電壓表無(wú)法達(dá)到的測(cè)量效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，使用軟硬件相結(jié)合設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，故障率低等功能。
關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表；測(cè)量精度；AT89C52；ADC0809

0 引言
在電子測(cè)量中，電壓值的測(cè)量顯得尤其重要。然而測(cè)量電壓的儀表很多，有各種類(lèi)型和款式的數(shù)字電壓表，它們大多數(shù)都是采用傳統(tǒng)的純硬件電路設(shè)計(jì)的，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量精度低、日后維修麻煩、成本高等缺點(diǎn)，因此，木文設(shè)計(jì)了一種數(shù)字電壓表，采用軟件和硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式，利用單片機(jī)和A／D轉(zhuǎn)換，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電壓進(jìn)行采集和測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞，又可借助PC進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。所以，這種類(lèi)型的數(shù)字電壓表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、維護(hù)方便、成本低、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論在功能和實(shí)際應(yīng)用上都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，使得它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用都具有良好的前景。

1 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成
本設(shè)計(jì)硬件電路大體可分為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、穩(wěn)壓電路、A／D轉(zhuǎn)換電路及數(shù)碼顯示電路，其原理圖如圖1所示，由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、控制靈活等特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心器件，ADC0809作為模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)用。

ADC0809是8位的模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)有8路模擬選通開(kāi)關(guān)以及相應(yīng)的通道鎖存譯碼電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為100μs左右。在電路應(yīng)用中，首先要指定ADC0809的數(shù)據(jù)通道，當(dāng)外部電壓進(jìn)入芯片后，STATR信號(hào)由高到低，在脈沖的下降沿ADC0809開(kāi)始轉(zhuǎn)換，同時(shí)管腳EOC電平變低，表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，轉(zhuǎn)換完成之后，管腳EOC的電平變高，表示一次轉(zhuǎn)換結(jié)束。

2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)與主程序流程
軟件采用單片機(jī)C語(yǔ)言編寫(xiě)，C語(yǔ)言具有通俗易懂、修改方便、語(yǔ)句簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)通過(guò)ADC0809把直流電壓(模擬量)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量再通過(guò)AT89C52單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)數(shù)碼管顯示。主程序一開(kāi)始進(jìn)行初始化，設(shè)置并啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換以及鍵盤(pán)掃描，檢測(cè)是否有鍵按下，并分析。當(dāng)有按鍵按下，通道數(shù)加一，并在第一位數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的通道數(shù)，然后調(diào)用顯示子程序，在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的電壓值，主
程序流程圖如圖2所示。

3 A／D轉(zhuǎn)換子程序
A／D轉(zhuǎn)換子程序用來(lái)控制對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采集測(cè)量，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行顯示，流程圖如圖3所示。