基于单片机的数字电压表设计

【摘要】本设计主要围绕数字电压表中A/D转换、数据处理、显示控制与报警电路等四个模块进行的。A/D转换器采用ADC0808对输入模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号，并可以在LED上进行显示，可以显示电压值的小数点后两位，当电压超出量程时报警电路报警。该电压表具有精度高、性能可靠、电路简单、成本低的特点。

【关键词】单片机；电压表；ADC0808

1.概述

数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，它采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量，也就是连续的电压值转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。如今数字电压表已绝大部分已取代了传统的模拟指针式电压表。因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点已被广泛的应用于电子及电工的测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测量领域。显示出强大的生命力，研究数字电压表的设计具有重要的意义。

2.设计原理

利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块、报警电路等的结合构建数字电压表。由于单片机的发展已经成熟，利用单片机系统的软硬件结合，可以组装出许多的应用电路来。此方案的原理是模数（A/D）转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。模数（A/D）转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，通过一定的算法计算出被测量电压的值。最后单片机系统将计算好的被测电压值按一定的时序送入显示电路模块加以显示，如果电压值大于设定值就报警。电路原理框图如图1所示。

3.单元电路设计

3.1 ADC0808与单片机的接口

ADC0808与AT89C51单片机的连接如图2所示，从图中可以看到，把ALE信号与START信号接在一起了，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿启动转换。模拟通道选择信号A、B、C分别接P3.4、P3.5、P3.6，此外，通道地址选择以P3.1作写选通信号。

3.2 显示电路

数码管与单片机接口如图3所示，从图中可以看出，单片机的P1口接数码管的七段发光管，P2.0—P2.3段选码。

3.3 报警电路

当测定值超出预设值5V时，发出报警声音并亮红灯，提示超出量程。报警系统使用SPEAKER发出蜂鸣声来仿真。报警系统与单片机接口电路如图4所示。

4.结束语

由于使用的是高效单片机作为核心的测量系统，以及灵敏度和精度较高的A/D转换器，使本直流电压表具有精度高、灵敏度强、性能可靠、电路简单、成本低的特点。随着单片机的日益发展，它必将在未来显示出更大的活力，为电子设计增加更多精彩。

参考文献

[1]陆子明，徐长根.单片机设计与应用基础教程[M].北京：国防工业出版社，2005.56-85.

[2]赫建国，郑燕，薛延侠.单片机在电子电路设计中的应用[M].北京：清华大学出版社，2006.258-295.

[3]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计（第二版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.210-225.

[4]苗红霞.单片机实现数字电压表的软硬件设计[J].河海大学常州分校学报，2002，16（3）：15-18.

作者简介：

唐彬夏（1990—），现就读于邵阳学院电子科学与技术专业。

许建明（1977—），硕士研究生，邵阳学院信息工程系教师。

推荐访问:电压表 单片机 数字 设计