基于AT89C51单片机的数字电压表设计汇总.doc

基于单片机的LED显示屏的数字电压表 引言 这是一个很容易建立并且非常准确和有用的数字电压表。它被设计成一个面板仪表，可用于直流电源供应器或其他需要有一个准确电压指示的地方。该电路采用的ADC（模拟数字转换器）集成电路CL7107由Intersil公司生产。该IC采用40引脚的情况下整合了所有必要的电路模拟信号转换为数字，可以直接驱动4个7段LED显示。在IC中内置的电路是数字转换器，比较器，一个时钟，一个解码器和一个7段LED显示驱动器模拟。在这里它描述了一个可以显示在0-1999电压范围的直流电压电路。 电源电压：+ / - 5V（对称）电源要求：200mA（最大）测量范围：+ / - 0-1,999V在四个范围精度：0.1％特征： - 小尺寸。 - 简易建筑。 - 成本低。 - 简单的调整。 - 易于读取距离。 - 很少的外部元件为了了解电路的运作的原则，说明ADC的集成电路工程是必要的。该集成电路具有以下非常重要的特点： - 准确性- 抗干扰性- 无需要一个采样保持电路- 它有一个内置的时钟- 它不需要精度高的外部元件。 一个模拟数字转换器ADC)，从现在起更好的称为双斜率转换器或集成转换器。这种类型的转换器通常优于其他类型，因为它提供了准确，简洁的设计和它可以将相对不重要的噪音变得非常可靠。如果将电路分两个阶段描述，该电路的操作将更好的理解。在第一阶段的输入集成电压和最后阶段的输出集成电压中有一个电压与输入电压成正比。在预设的时间结束时，积分将到达内部基准电压以及输出电路会逐渐降低直至达到零参考电压水平。第二个阶段就是所谓的负斜率时期，其持续时间由第一阶段积分器输出而定。作为第一个操作时间是固定的，第二个变量的长度就可以比较两个这样的输入电压，其实是相对于内部参考电压，其结果是编码，然后发送到显示。 示意图（固定16-11-09） 7段显示器引出线MAN6960 这一切听起来很容易，但实际上它是一系列非常复杂的操作，这些都是由ADC集成电路作出了很少的外部元件，帮助它们用来配置工作的电路。详细的电路的工作原理如下。为了进行测量，需要将电压施加于电路的1和2点，最后通过电路的R3，R4和C4应用到集成电路的引脚30和31。从下图你可知这是该集成电路的输入分别为高与低。R1电阻的C1一起用来设置内部振荡器时钟，该设置约48H。在这个时钟速率大约有三个不同的每秒读数。连接集成电路引脚33和34之间的电容已被选定，以弥补由内部参考电压带来的误差，并保持稳定的显示。电容C3和电阻R5在一起的电路是输入电压的集成电路，同时它可避免任何使电路更快的分裂输入电压，从而使错误的可能性大大减少进而使电路更稳定。在没有输入电压时电容器C5强迫仪器显示为零。当输入为零时电阻R2和P1一起用来调整仪器在设置过程中显示为零。电阻R6的控制电流允许流经显示，以便使电路在没有损坏的前提下显示充分的亮度。至于我们上面已经提到的芯片它能够驱动4个共阳极LED显示屏。这三个最右边的显示器相连，使他们可以显示所有从0到9的数字，而从左边第一个只能显示数字1，当电压为负“-”的时候。整个电路工作，从对称ρ5伏直流电电源，这在引脚1+5V)申请，210V)，26(-5V)集成电路。 背面为提高单片机身的可靠性近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面1.降低外时钟频率外时钟是高频的噪声源，除能对本应用系统引起干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs，时外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合工系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部相环技术，外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz更高。2.低噪声系列单片机传统集成电路设计中，通常将电源、地的引出安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面更容易在PCB设计上安排外部去耦电容，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串不同等