邵陽學(xué)院信息工程系 唐彬夏 許建明

1.概述

數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60年代末發(fā)起來的電壓測(cè)量?jī)x表，簡(jiǎn)稱DVM，它采用的是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過顯示器件顯示。如今數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時(shí)候也非常不方便，很容易出錯(cuò)。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測(cè)量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域。顯示出強(qiáng)大的生命力，研究數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)具有重要的意義。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

圖2 ADC0808與單片機(jī)接口圖

圖3 數(shù)碼管與單片機(jī)接口電路

2.設(shè)計(jì)原理

利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊、報(bào)警電路等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來。此方案的原理是模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測(cè)量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測(cè)電壓。模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片將被測(cè)量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來采集這些數(shù)字信號(hào)，通過一定的算法計(jì)算出被測(cè)量電壓的值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好的被測(cè)電壓值按一定的時(shí)序送入顯示電路模塊加以顯示，如果電壓值大于設(shè)定值就報(bào)警。電路原理框圖如圖1所示。

3.單元電路設(shè)計(jì)

3.1 ADC0808與單片機(jī)的接口

ADC0808與AT89C51單片機(jī)的連接如圖2所示，從圖中可以看到，把ALE信號(hào)與START信號(hào)接在一起了，這樣連接使得在信號(hào)的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。模擬通道選擇信號(hào)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(hào)。

3.2 顯示電路

數(shù)碼管與單片機(jī)接口如圖3所示，從圖中可以看出，單片機(jī)的P1口接數(shù)碼管的七段發(fā)光管，P2.0—P2.3段選碼。

3.3 報(bào)警電路

圖4 報(bào)警電路

當(dāng)測(cè)定值超出預(yù)設(shè)值5V時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲音并亮紅燈，提示超出量程。報(bào)警系統(tǒng)使用SPEAKER發(fā)出蜂鳴聲來仿真。報(bào)警系統(tǒng)與單片機(jī)接口電路如圖4所示。

4.結(jié)束語

由于使用的是高效單片機(jī)作為核心的測(cè)量系統(tǒng)，以及靈敏度和精度較高的A/D轉(zhuǎn)換器，使本直流電壓表具有精度高、靈敏度強(qiáng)、性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)增加更多精彩。

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