此數(shù)字電壓表，利用A/D轉(zhuǎn)換原理將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并通過(guò)控制系統(tǒng)用數(shù)字方式顯示測(cè)量結(jié)果。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)，ADC0809進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，能夠測(cè)量8路0～5V的輸入電壓值，可用四位LED數(shù)碼管輪流或單路顯示測(cè)量結(jié)果。其最小分辨率約為0.019V，測(cè)量誤差小于0.02V。

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)分為主控電路、顯示電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、鍵盤控制電路、電源電路及復(fù)位電路等，系統(tǒng)框圖如右圖所示。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，對(duì)8路模擬電壓信號(hào)經(jīng)8位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，送單片機(jī)進(jìn)行處理，然后通過(guò)數(shù)碼管顯示其電壓值。電路原理見(jiàn)上圖。

ADC0809有8路模擬輸入口IN0～IN7,通過(guò)地址線(23)～(25)腳選擇其中一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

(22)腳為地址鎖存控制，高電平有效。⑥腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2μs正脈沖時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。⑦腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，⑦腳輸出高電平。⑨腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制端，當(dāng)⑨腳為高電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從MSB2-1～MSB2-8輸出。⑩腳為時(shí)鐘輸入端，利用單片機(jī)ALE腳的六分頻再通過(guò)74LS74構(gòu)成的四分頻得到500kHz時(shí)鐘。

AT89C51的P2、P0.4～P0.7口作為數(shù)碼管顯示控制，采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示測(cè)量的數(shù)字電壓值和通道號(hào)。P0.0口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕，P0.1口用作單路顯示時(shí)通道選擇按鈕。

P1口作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入，P3.0-P3.6口用作ADC0809的控制。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件由顯示控制子程序、顯示數(shù)據(jù)處理子程序、8路電壓采集子程序、鍵盤處理子程序等組成，采用匯編語(yǔ)言編程。

1.主程序流程如左圖所示。

2.顯示控制子程序

測(cè)量的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在RAM70H～77H中，測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的BCD碼放在7AH～7DH中。

20H.0為顯示方式標(biāo)志位，21H存放通道標(biāo)志數(shù)。R4用作8路循環(huán)控制，R0用作顯示通道原始數(shù)據(jù)地址指針，R1為處理后的四位顯示數(shù)據(jù)地址指針。程序通過(guò)測(cè)試20H.0來(lái)確定采用8路循環(huán)顯示還是單通道顯示。循環(huán)顯示時(shí)每通道顯示約2s。數(shù)字電壓值是通過(guò)查表方式采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)的。其程序流程如中圖所示。

3.鍵盤處理子程序

本設(shè)計(jì)采用2個(gè)功能鍵和1個(gè)硬復(fù)位鍵。2個(gè)功能鍵接在P0.0與P0.1口上。對(duì)功能鍵的處理采用測(cè)試端口并設(shè)置標(biāo)志的方法，使用了延時(shí)去抖處理。鍵盤按下時(shí)，還可以顯示通道號(hào)碼，松開(kāi)后才顯示測(cè)量電壓值。循環(huán)顯示時(shí)，通道號(hào)顯示為“0”；單通道顯示號(hào)碼為0～8。

4.八路電壓采集子程序

單片機(jī)為ADC0809提供所需的控制時(shí)序，采集到的八路電壓數(shù)據(jù)分別存放在單片機(jī)RAM70H～77H中。程序流程如下圖。

5.顯示數(shù)據(jù)處理子程序

放在AT89C5170H～77H中的對(duì)應(yīng)電壓值數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的BCD碼后才能送數(shù)碼管顯示。由于本系統(tǒng)中ADC0809的參考電壓VREF=VCC，所以最大測(cè)量電壓5V所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)就是FFH,而每伏電壓對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為33H。其處理方法是，用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)除以33H,得到的商即為電壓值的個(gè)位數(shù)。余數(shù)×5后再除以33H得到的商×2即為電壓值的十分位數(shù)。所余之?dāng)?shù)×2后再進(jìn)行一次×5÷33H得到的商×2即為電壓值的百分位數(shù)。同理可得到千分位數(shù)。最后進(jìn)行四舍五入處理，若千分位處理后的余數(shù)大于19H即千分位加1。四舍五入處理后需要對(duì)各位進(jìn)行進(jìn)位調(diào)整。調(diào)整后的個(gè)位、十分位、百分位、千分位分別存入7AH～7DH中。

總結(jié)

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