1引言1
2總體設計方案1
2.1設計思路1
2.2總體設計框圖2
3設計與原理分析2
3.1輸入過壓保護電路2
3.2 a/d轉換電路2
3.2.1 adc0809的結構3
3.2.2 adc0809工作時序圖4
3.3 adc0809與at89s51介面電路4
3.4驅動與顯示電路5
3.4.1 74ls245管腳圖5
4程式設計6
5結束語7
參考文獻8
附錄1數字電壓表原理圖9
附錄2數字電壓表程式10
基於微控制器控制的數字電壓表
應用電子技術教育061班郭俊娟
摘要：本設計介紹一種基於at89s51微控制器的一種電壓測量電路。電路採用adc0809模數轉換電路，adc0809是cmos工藝，採用逐次逼近法的8位a/d轉換晶元，片內有帶鎖存功能的8路模擬電子開關，先用adc0809的轉換器對各路電壓值進行取樣，得到相應的數字量，在按數字量與模擬量成正比關係運算得到對應的模擬量電壓值，然後把模擬量值通過顯示器顯示出來。
顯示電路採用4位數碼管輪流顯示，並且可以顯示路數，測量的最高解析度為0.0196v（5/255），測量時電壓以0.02v的幅度變化。
電路設計功能強大、可調整性強。
關鍵詞：微控制器at89s51；adc0809模數轉換器；74ls245；led數碼顯示；數字電壓表。
1引言數字電壓表（digital voltmeter）簡稱dvm，它是採用數位化測量技術，把連續的模擬量轉換成不連續、離散的數字形式並加以顯示的儀表。傳統的指標式電壓表功能單
一、精度低，不能滿足數位化時代的需求，採用微控制器的數字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴充套件性強、整合方便，還可與pc進行實時通訊。目前，由各種單片a/d 轉換器構成的數字電壓表，已被廣泛用於電子及電工測量、工業自動化儀表、自動測試系統等智慧型化測量領域，展示出強大的生命力。與此同時，由dvm擴充套件而成的各種通用及專用數字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術提高到了乙個嶄新的水平。
2總體設計方案
2.1設計思路
根據系統功能實現要求，控制系統採用at89s51微控制器，a/d轉換器採用adc0809。adc0809是8位精度的a/d轉換器。由於微控制器為8位處理器，當輸入電壓為5.
00v時，輸出的資料值為255（offh），因此最高的數值解析度為0.0196v（5/255）。
adc0809具有8路模擬量輸入埠，通過3位位址輸入端能從8路中選擇一路進行轉換。如每隔一段時間依次輪流改變3位位址輸入端的位址，就能依次對8路輸入電壓進行測量。led數碼管顯示採用軟體解碼動態顯示。
通過按鍵選擇可8路迴圈顯示，也可單路顯示，單路顯示時可通過按鍵選擇所要顯示的通道數。
a/d轉換由積體電路adc0809完成。 adc0809具有8路模擬量輸入通道in0~in7, 位址輸入端c、b、a（第23～25腳）可決定對哪一路模擬輸入作a/d轉換。ale為位址鎖存控制端，當輸入為高電平時，c、b、a引腳輸入的位址鎖存於adc0809內部的鎖存器中，經內部解碼電路解碼選中相應的模擬通道。
start端為啟動轉換控制端，當輸入乙個2μs寬的高電平脈衝時，就啟動adc0809開始對輸入通道的模擬量進行轉換。eoc為a/d轉換結束訊號， adc0809為逐次比較型a/d轉換器，但開始轉換時，eoc訊號為低電平，經過一定的時間，轉換結束，eoc輸出高電平，轉換結果存放於adc0809內部的輸出資料鎖存器中。oe為a/d轉換資料輸出允許控制端，當oe腳為高電平時，存放於輸出資料鎖存器的資料通過adc0809資料埠d0~d7輸出。
clock為adc0809的時鐘訊號輸入端，可利用微控制器的第30腳的6分頻晶振頻率得到1mhz時鐘。在連線時，adc0809的資料線d0~d7與at89s51的p0口相連，adc0809的位址引腳:位址鎖存端ale、啟動訊號start、資料輸出允許端oe分別與at89c51的p2口相連，轉換結束訊號eoc與at89c51的p3.
7相連。時鐘訊號輸入端clock訊號，由微控制器的位址鎖存訊號ale端直接提供。微控制器的系統時鐘為6mhz,因而adc0809始終輸入端clock訊號的頻率為1mhz，能達到adc0809所需要的時鐘訊號。
led數碼管採用動態掃瞄方式連線，通過at89s51的p3.0~p3.3口控制。
p1口為led數碼管的字段碼輸出端，p3.0~p3.3口為led數碼管位選碼輸出端，分別用三極體及外圍元件組成的電路進行驅動。
s1和s2是兩個按鍵開關，分別與微控制器的p3.5和p3.6相連。s1用單路/迴圈顯示轉換控制按鈕，s2用於單路顯示時的選擇顯示的通道。p0埠用作a/d轉換資料輸入。
2.2設計方框圖
根據設計要求和方案的確立，數字電壓表設計方案框如圖1所示。
圖1總體設計方框圖
3設計與原理分析
3.1輸入過壓保護電路
adc0809轉換器是5v電壓供電，輸入電壓過高時，會壎壞adc0809的內部電路。當電壓高於5v時，a/d不能轉換，所測的電壓不準確，精度達不到所要的要求，因此輸入電壓時，要對adc0809進行過壓保護電路，電路使用5v的穩壓管進行保護，當電壓高於5v時有穩壓管進行穩壓，當低於5v時穩壓管不起做用。如圖2所示。
圖2 輸入過壓保護電路
3.2 a/d轉換電路
3.2.1 adc0809的結構
如圖3所示，adc0809的內部結構圖與引腳圖。它有8路模擬開關、8位a/d轉換器、三態輸出鎖存器以及位址鎖存解碼器等組成。
圖3 adc0809結構引腳
adc0809是採用逐次逼近原理進行8位a/d轉換的晶元。其內部有乙個8通道多路開關，它可以根據位址碼鎖存解碼後的訊號，只選通8個單斷模擬輸入訊號中的乙個進行a/d轉換。由8路模擬開關、8位a/d轉換器、三態輸出鎖存器以及位址鎖存解碼器等組成。
引腳功能說明如下：
● in0~in7：8個輸入通道的模擬輸入端。
● d0（2-8）~d7（2-1）：8位數字量輸出端
● start：啟動訊號，加上脈衝後，a/d轉換開始進行。
● ale：位址鎖存訊號。由低至高電平時，把三位位址訊號送入通道號位址鎖存器,並經解碼器得到位址輸出，以選擇相應的模擬輸入通道。
● eoc：轉換結束訊號，是晶元的輸出訊號。轉換開始後，eoc訊號變低；轉換結束時，eoc返回高電平。該訊號可以作為a/d轉換器的狀態訊號來查詢，也可以直接用作中斷請求訊號。
● oe：輸出允許控制端訊號。oe=0，輸出資料線呈高阻；oe=1，輸出轉換得到的資料。
● clk：時鐘訊號。adc0809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘訊號由外界提供，通常使用頻率為500khz的時鐘訊號，最高允許值為640khz。
● vref+和vref-：a/d轉換器的參考電壓。電源參考電壓用來與輸入的模擬訊號進行比較，作為逐次逼近的基準。
● vcc: +5v電源電壓。
圖3中多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用乙個a/d轉換器進行轉換，這是一種經濟的多路資料採集方法。位址鎖存與解碼電路完成對a、b、c 3個位址位進行鎖存和解碼，其解碼輸出用於通道選擇，其轉換結果通過三態輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統資料匯流排相連，表1為通道選擇表
表1 8位模擬開關功能表
3.2.2 adc0809工作時序圖
在ale=1期間，模擬開關的位址（addc、addb和adda）存入位址鎖存。輸入啟動訊號start的上公升沿復位adc0809，下降沿啟動a/d轉換。eoc為輸出的轉換結束訊號，正在轉換時為0，轉換結束時為1。
oe為輸出允許控制端，在轉換完成後用來開啟輸出三態門，以便從adc0809輸出這次轉換的結果。adc0809的時序圖如圖4。
圖4 adc0809的時序圖
3.3 adc0809與at89s51介面電路
adc0809與at89s51採用查詢方式。如圖5所示，由於adc0809片內有三態輸出鎖存器，因此可以直接與at89s51介面。
這裡將adc0809作為乙個外部擴充套件並行i/o口，採用先選法定址。由p2.5和p2.
6分別控制啟動轉換訊號端（start）和ale端，第三位位址線加到adc0809的adda、addb、addc端。當啟動adc0809時，先送信道號位址到adda、addb和addc；由ale訊號鎖存通道號位址後，讓start有效；鎖存通道號並啟動a/d轉換。a/d轉換完畢，eoc端置1，然後使oe端有效，開啟輸出鎖存器三態門，8位資料便讀入到微控制器中。
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