多路数字电压表的设计

8.3 多路数字电压表的设计

数字电压表是电子测量中经常用到的电子器件，传统的指针式电压表功能单一、精度低、不能满足数字时代的要求。而采用单片机的数字电压表精度高、抗干扰能力强、可扩展性强、使用方便，在日常生活中广泛应用。

8.3.1 多路数字电压表的功能要求

多路数字电压表的功能要求如下： (1) 输入电压为8路。

(2) 电压值的范畴为0～5V 。

(3) 测量的最小分辨率为0.019V ，测量误差为0.02V 。。

(4) 能通过显示器显示通道和通道电压，有效位数为小数点后两位

8.3.2 多路数字电压表的总体设计

多路数字电压表的总体结构如图8.9所示，处理过程如下：先用A/D 转换器对各路电压值进行采样，得到相应的数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到对应的模拟电压值，然后把模拟值通过显示器显示出来，另外可以通过按键选择通道。

图8.9 多路数字电压表的总体结构图

根据系统的功能要求，控制系统采用AT89C52单片机，A/D 转换器采用ADC0808(0809)。ADC0808(0809)是8位的A/D 转换器。当输入电压为5.00V 时，输出的数据值为255(0FFH)，因此最大分辨率为0.0196V(5/255)。ADC0808(0809)具有8路模拟量输入端口，通过3位地址输入端能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。显示器采用LCD 显示器，显示效果好。按键可只设定一个，用于选择显示的当前通道。

8.3.3 多路数字电压表硬件电路

多路数字电压表具体硬件电路如图8.10所示。

51单片机

时钟电路

复位电路

LCD 按键

ADC0808

P 17P 16P 15P17

P16P15P07P 07P06P05P04P03P02P01P00P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07

P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P27

ST P23P26P21P22P20P24P25ADDC ADDB ADDA ADDA ADDB ADDC ST XTAL2

18

XTAL1

19

ALE 30EA

31

PSEN 29RST

9

P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX 2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

17

P3.6/WR 16

P3.5/T115P2.7/A1528

P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C52

D 7

14

D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 0

7E 6

R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E

3

LCD1

LM016L

R1

10k

234567891

RP1

RESPACK-8

OUT121ADD B 24ADD A

25ADD C 23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75START 6OUT58EOC 7OE

9

CLOCK 10

OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN0

26

ALE 22U2

ADC0808

X1

CRYSTAL

C1

1nF

C2

1nF

C3

1nF

R4

200

56%

RV1

1k

50%

RV2

1k

图8.10 多路数字电压表的电路原理图

其中，ADC0808(0809) 的数据线D0～D7与AT89C52的P2口相连，地址输入端

ADDA 、ADDB 、ADDC 与AT89C52的P3口的低3位P3.0、P3.1、P3.2相连，地址锁存控制端ALE 和启动信号START 连接在一起与P3.7相连，数据输出允许控制端OE 与P3.6相连，转换结束信号EOC 与P1.3相连。ADC0809的时钟信号输入端CLOCK 与P1.4相连，而P1.4由定时/计数器0控制，每10s 取反一次，则CLOCK 的时钟周期为20s ，频率为50KHz ，满足ADC0808(0809)的时钟要求。参考电压VREF+接+5V 电源，参考电压VREF-接地，则当输入电压为5.00V 时，输出的数据值为255(0FFH)，当输入电压为0V 时，输出的数据值为0(00H)，最大分辨率为0.0196V(5/255)。

显示器LCD1602的数据线与89C 52的P0口相连，RS 与P1.7相连，R/W 与P1.6相连，E 端与P1.5相连。按键只设定了一个K1，与AT89C52的P1.0，用于进行通道选择，当按下一次，通道加1，显示下一个通道。

8.3.4 多路数字电压表软件程序

多路数字电压表系统软件程序由主程序、A/D 转换子程序和显示驱动程序组成，这里只介绍主程序、A/D 转换子程序。

1．主程序

主程序流程如图8.11所示。首先是对定时计数器和LCD 初始化，在LCD 上显示提示信息，然后进入循环，在循环中依次为：调用A/D 转换子程序对8个通道转换一次，判