基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

摘要：本文重點(diǎn)介紹了一種基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)方案，該電壓表可以將測量的直流電壓，通過數(shù)碼管顯示出測量數(shù)值。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);數(shù)字電壓表;ADC0809;LCD1602

引言

數(shù)字電壓表是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。

單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

本次設(shè)計(jì)任務(wù)及功能要求是：基于單片機(jī)的電壓測量系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)功能：（1）實(shí)現(xiàn)對輸入電壓值0-20V的測量;（2）精度達(dá)到0.05V：（3）實(shí)現(xiàn)200MV、2V、20V檔位的自動(dòng)切換;（4）使用液晶屏幕LCD1602進(jìn)行顯示。

1硬件設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)輸入模塊、A/D模塊，控制模塊和顯示模塊組成，如圖1所示。

數(shù)據(jù)輸入模塊由運(yùn)放LM324和模擬開關(guān)74HC4051組成，輸入測量電壓從最左端輸入，以輸入電壓的范圍在幅值200MV檔為例，控制開關(guān)BA=10，X2=X，電壓直接輸出到IN端后輸出到A/D中，通道X1、X0處于關(guān)閉狀態(tài)。

A/D模塊由ADC0809，7805組成，其中7805芯片主要為ADC0809提供5V的電源供電。12號引腳REF（+）為基準(zhǔn)正電壓輸入端，必須保證是標(biāo)準(zhǔn)的5V電壓輸入。

控制模塊控制芯片89S52，它的P3.0接ADC0809的START端，P3.1接OE端，P3.2接EOC端，P3.3接時(shí)鐘CLK端，P3.4接ALE端，9腳接復(fù)位電路;18，19腳外接12MHZ晶振;P0口接LCD1602的數(shù)據(jù)端，用于傳輸數(shù)據(jù)讓液晶屏顯示;P2.5，P2.6，P2.7分別接LCD1602的RS、RW、E控制端。

顯示模塊顯示的液晶屏LCD1602，其中3腳VEE用于調(diào)節(jié)顯示的對比度，接滑動(dòng)變阻器接地;4腳RS為數(shù)據(jù)指令選擇端接單片機(jī)的P1.2口;5腳RW為讀寫控制端，接單片機(jī)的P1.1口;6腳E為使能端，接單片機(jī)的P1.0口;7—14腳為數(shù)據(jù)輸入和指令傳送端;15，16腳接+5V和地。

2軟件設(shè)計(jì)

主程序主程序流程圖如圖2所示

初始化子程序初始化程序主要包括下面幾個(gè)部分：設(shè)置中斷，開啟A/D轉(zhuǎn)換器，對液晶屏的初始化以及對一些中間變量的初始化。

轉(zhuǎn)換子程序當(dāng)模擬量送至IN0后，CPU將標(biāo)識該通道編碼的三位地址信號經(jīng)數(shù)據(jù)線或地址線輸入到ADDC、ADDB、ADDA引腳上。地址鎖存允許ALE鎖存這三位地址信號，啟動(dòng)命令START啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換開始，EOC變低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變?yōu)楦唠娖健OC可作為中斷請求信號。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，可通過執(zhí)行IN指令，設(shè)法在輸出允許OE腳上形成一個(gè)正脈沖，打開三態(tài)緩沖器把轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸入到DB，一次A/D轉(zhuǎn)換便完成了。

3結(jié)語

該設(shè)計(jì)出的數(shù)字電壓表具有電路結(jié)構(gòu)簡單，組成元件少，設(shè)計(jì)成本低，測量精度高等特點(diǎn)。整體設(shè)計(jì)思路是將外界電壓模擬量輸入輸入端，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號傳輸給單片機(jī)，然后由單片機(jī)根據(jù)該數(shù)字信號控制數(shù)碼管發(fā)光，顯示測量數(shù)值。

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基金項(xiàng)目：淄博市校城融合發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目——《基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能電子創(chuàng)新平臺》（2019ZBXC127）。

作者簡介：李軒（1981-），男，山東淄博人，碩士研究生，講師，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

（淄博職業(yè)學(xué)院?山東淄博?255314）