基于單片機的數字電壓表設計

邵陽學院信息工程系 唐彬夏 許建明

1.概述

數字電壓表出現在50年代初，60年代末發起來的電壓測量儀表，簡稱DVM，它采用的是數字化測量技術，把連續的模擬量，也就是連續的電壓值轉變為不連續的數字量，加以數字處理然后再通過顯示器件顯示。如今數字電壓表已絕大部分已取代了傳統的模擬指針式電壓表。因為傳統的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數的時候也非常不方便，很容易出錯。而采用單片機的數字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數時也非常的方便，抗干擾能力強，可擴展性強等優點已被廣泛的應用于電子及電工的測量，工業自動化儀表，自動測試系統等智能化測量領域。顯示出強大的生命力，研究數字電壓表的設計具有重要的意義。

圖1 系統原理框圖

圖2 ADC0808與單片機接口圖

圖3 數碼管與單片機接口電路

2.設計原理

利用單片機系統與模數轉換芯片、顯示模塊、報警電路等的結合構建數字電壓表。由于單片機的發展已經成熟，利用單片機系統的軟硬件結合，可以組裝出許多的應用電路來。此方案的原理是模數（A/D）轉換芯片的基準電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準電壓和被測電壓。模數（A/D）轉換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉換成相應的數字信號，然后通過對單片機系統進行軟件編程，使單片機系統能按規定的時序來采集這些數字信號，通過一定的算法計算出被測量電壓的值。最后單片機系統將計算好的被測電壓值按一定的時序送入顯示電路模塊加以顯示，如果電壓值大于設定值就報警。電路原理框圖如圖1所示。

3.單元電路設計

3.1 ADC0808與單片機的接口

ADC0808與AT89C51單片機的連接如圖2所示，從圖中可以看到，把ALE信號與START信號接在一起了，這樣連接使得在信號的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿啟動轉換。模擬通道選擇信號A、B、C分別接P3.4、P3.5、P3.6，此外，通道地址選擇以P3.1作寫選通信號。

3.2 顯示電路

數碼管與單片機接口如圖3所示，從圖中可以看出，單片機的P1口接數碼管的七段發光管，P2.0—P2.3段選碼。

3.3 報警電路

圖4 報警電路

當測定值超出預設值5V時，發出報警聲音并亮紅燈，提示超出量程。報警系統使用SPEAKER發出蜂鳴聲來仿真。報警系統與單片機接口電路如圖4所示。

4.結束語

由于使用的是高效單片機作為核心的測量系統，以及靈敏度和精度較高的A/D轉換器，使本直流電壓表具有精度高、靈敏度強、性能可靠、電路簡單、成本低的特點。隨著單片機的日益發展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設計增加更多精彩。

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