基于单片机的数字电压表

[摘 要] 本论文重点介绍基于AT89S51单片机的简易数字电压表，该系统由51单片机作为微处理器、以ADC0804 作为转换芯片、由数码管构成显示仪器。本文从系统分析、硬件电路、软件程序和仿真界面介绍基于单片机的数字电压表的工作原理。

[关键词] AT89S51；单片机；数字电压表；ADC0804

【中图分类号】TM933 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2013）11-318-1

一、研究意义

数字电压表相对于指针式电压表而言，具有显示直观，由精度高、使用方便等优点。目前，由各种数模转换器构成的数字电压表，被广泛用于电子、电工、自动化仪器仪表、自动智能测试等领域。与此同时，由数字电压表扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把它提高到崭新水平。

二、总体结构框图

基于单片机的数字电压表测量0到5V的直流电压，通过模拟量输入电路把信号送给AD0804，转换为数字信号再送至AT89S51单片机，通过其P1口经数码管显示出测量值。本设计由单片机最小系统、模拟量输入电路、AD转换电路、数码管显示等电路构成。

三、系统硬件设计

该系统采取AT89S51单片机作为主控模块，以ADC0804作为模数转换芯片，其模拟量输入可以通过电位器而得到，利用七段共阴级数码管构成显示电路，该数字电压表能够测量0到5V之间的模拟电压。对8位ADC0804共有256种，即它的分辨率是1/256，假设输入信号Vin为0～5V电压范围，则它最小输出电压是5V/256=0.01953V，这代表ADC0804所能转换的最小电压值。其工作原理如下：通过电位器的调节，得到一定的电压值，将该电压值输入到ADCO8O4的输入引脚VIN中，启动装换引脚，0804开始转化，转换完成后，单片机读取结果，并经过数据处理，送到数码管显示当前电压。当输入端模拟电压发生变化，又将结果送到模数转换电路，结果经单片机处理，送到数码管显示，以此进行不断地循环。

四、系统软件设计

（一）AD转换程序

ADC0804分为复位中断触发信号，启动A/D转换，读取转换结果。般情况下，启动A/D转换前应该把这个信号先复位，以等待新的转换完成后ADC0804发出新的信号，这样才能读到新的转换结果。

启动A/D转换：ADC0804在满足实现片选为0的前提下，引脚上出现的一个上升沿的条件时开始一个转换过程。

读取转换结果：在A/D转换结束以后，ADC0804的引脚将会给出一个低脉冲，把这个引脚直接连接到单片机的外部中断引脚INT0或者INT1上，这个低脉冲将引起单片机的中断，单片机就可以在中断处理程序中读取ADC0804的转换结果。

（二）数码管显示程序

本设计采用共阴极数码管，用高电平点亮，不点亮就应该送低电平，要显示为0，则需要点亮A、B、C、D、E、F段，所以给这6段送高电平，给G段送低电平；如果显示为1，则需要点亮B，C段，所以给这两段送高电平，给A、D、E、F、G这五段送低电平。显示3、4、5、6、7、8、9原理同上。

显示函数首先是调用数据处理的结果，再把调用的数据通过数码管显示出来。首先点亮第一个数码管，显示个位和小数点，再逐个点亮第二个数码管显示小数点后第一位，第三个数码管显示小数点后第二个，第四个数码管显示小数点后第三个，这样就把电压显示出来了。

（三）数码管仿真

本设计的仿真是通过仿真软件Protues得到，控制电位器来调整输入模拟电压，再通过AD0804模数转换经单片机数据处理由七段共阴极数码管显示出被测电压，最终达到仿真的目的。

五、结束语

本设计主要实现了数字电压表测量电压的功能，详细说明了从各功能模块设计、硬件的设计，C语言软件的设计， 用Proteus7.6软件实现了仿真，通过比较，验证了本设计的正确性，比较成功。

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作者简介：周磊 （1985-），男，汉族，四川广元人，四川师范大学成都学院电子工程学院助教，研究方向：计算机科学与技术、学生教育和管理。