单片机-数字电压表.pdfVIP

第1章 概 述 本次设计是利用单片机的原理和A/D转换来设计一个简易数字电压 表。数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号 转换成数字信号，通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一 种电压表。较之于一般的模拟电压表，数字电压表具有精度高、测量准 确、读数直观、使用方便等优点。 电压表的数字化测量，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化 成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器 （A/D ）。数字电压表的 核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不 同类型的DVM 。一般说来，A/D转换的方式可分为两类：积分式和逐次 逼近式。 积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频 率，再将其数字化。根据转化的中间量不同，它又分为U-T （电压-时 间）式和U-F （电压-频率）式两种。 逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作 原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性 斜坡式和阶梯斜坡式两种。 在高精度数字电压表中，常采用由积分式和比较式相结合起来的 复合式A/D转换器。本设计以AT89C51单片机为核心，以逐次比较型 A/D转换器ADC0808、液晶显示器LCD为主体，构造了一款简易的数字 电压表，能够测量1路0～51V直流电压，最小分辨率0.2V 。 第2章 系统总体方案设计 实现数字电压表的方案较多，目前广泛采用的是基于74系列逻辑 器件方案，本设计将介绍基于单片机实现的方案。 74系列逻辑器件方案采用双积分电路+液晶显示器+逻辑电路+定时 采样电路+数据处理实现，被测电压信号由信号输入端加到测量系统， 进行预处理后送到后级电路。 单片机系统方案采用输入处理电路+ADC0808+AT89C51+液晶显示实 现，被测信号由ADC0808模拟输入端输入，电压范围为0-51V进行采集， 并在4位LED上进行显示，测试精度为0.02V。数字电压表主要由模数转 换电路，单片机控制电路，时钟、复位电路和LED显示电路组成。其中 数模转换电路由ADC0809芯片构成，将输入的模拟信号进行取样、转 换，然后再将转换的数字信号送进单片机；单片机控制电路主要实现对 数据进行程序处理；显示电路主要用于将单片机的信号数据转换后显示 测量结果。 第3章 系统方框图与工作原理 3.1 系统方框图 基于单片机系统的电压表的基本结构如下图所示 LED显示电路 时钟电路 复位电路 单 片 机 A/D转换 单片机部分作为控制系统，显示部分显示测量结果，模数转换采集电 压以及电阻值发送到单片机，通过改变滑动变阻器的阻值，可以改变电压 表的值。 3.2 工作原理 A/D转换由集成电路0808完成，0808具有8路模拟输入端口，地址线 （23～25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。22脚为地址锁存控 制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入 一个2μS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志， 当