直流电压表

1系统方案

1.1流程图

图1 主程序（左）和液晶模块（右）流程

1.2电路特色

设计以单片机AT89C52芯片为核心的简单电压测量电路，它由5V直流电源供电。在硬件方面，通过可变电阻调节输入电压的变化来反映检测到的电压变化。通过A/D转换后数字量在单片机AT89C52处理在转换成相应的实际电压，通过LCD1602显示器进行显示。LCD显示电压实现零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像还原精确、字符显示锐利等。

1.3功能介绍

该电压表由单片A/D转换器构成，在很大的电压情况下，电压表去测量时会对其并联很大的电阻分掉高压，然后再进行测量，这时本来很大的电压，到后来测出来的电压就会很小，这就是A/D转换实现低压电压表测量高压。

2硬件设计

2.1单片机AT89C52的简介

AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是：

①片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM；

②具有32根可编程I/O口线；

③具有3个可编程定时器；

④中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；

⑤串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；

⑥具有一个数据指针DPTR；

⑦低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；

⑧具有可编程的3级程序锁定位；

⑨AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V；

⑩AT89C52最高工作频率为24MHz。

图2 AT89C52引脚图

2.2 ADC0832芯片的介绍

ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D 转换

芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 0～5V 之间。芯片转换时间仅为 32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎。

(1)ADC0832 具有以下特点：

①8 位分辨率；②双通道 A/D 转换；

③输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容；

④5V 电源供电时输入电压在 0~5V 之间；

⑤工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μS；

⑥一般功耗仅为 15mW；

⑦8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；

⑧商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为−40°C to +85°C。

(2) ADC0832芯片的引脚排列

图3 ADC0832芯片的引脚排列

芯片接口说明：

CS_ 片选使能，低电平芯片使能。

CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/-使用。

CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/-使用。

GND 芯片参考 0 电位（地）。

DI 数据信号输入，选择通道控制。

DO 数据信号输出，转换数据输出。

CLK 芯片时钟输入。

Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。

(3) ADC0832 与单片机的接口电路：

图4 ADC0832 与单片机的接口电路

单片机对 ADC0832 的控制原理：正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线，分别是 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。（见图4）

(4)ADC0832 芯片接口程序的编写

图 5 ADC0832 芯片接口程序的编写流程

2.3高精度电位器3296

(1) 电位器3296尺寸图

图6 电位器3296尺寸图

3296代表型号， 103代表阻值，即10后面再加3个0,合计为10000欧姆，也可描述为10K欧姆。

(2)电位器的作用——调节电压（含直流电压与信号电压）和电流的大小

(3)电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。

2.4 JC-1A开发板

图7 JC-1A开发板

3 软件电路设计

3.1 系统总体框图

图8 系统总体框图

3.2 总电路原理图

图9 总体电路原理图

通过一个A/D（ADC0832模拟数字转换）芯片采集后将外测电压信号转换为数字信号，再由单片机(AT89C52)处理信号，输出信号，由LCD1602显示各路电压。

4 仿真与测试结果

4.1 电路仿真

图10 电路仿真图

4.2 电路测试

图11 电路测试图

本报告设计并制作了一个基于单片机STC89C52的0-20量程的直流电压表。用ADC0832、高精度电位器和JC-1A开发设计一个能测量直流电压的电压表。输入被测信号0-50V,显示精度到0.01V。本设计用LCD1602显示结果。实际测试结果与标准万用表测得误差为0.07V。