基于单片机的数字电压表设计

摘要：本文重点介绍了一种基于单片机的数字电压表设计方案，该电压表可以将测量的直流电压，通过数码管显示出测量数值。

关键词：单片机;数字电压表;ADC0809;LCD1602

引言

数字电压表是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。

本次设计任务及功能要求是：基于单片机的电压测量系统，要求实现功能：（1）实现对输入电压值0-20V的测量;（2）精度达到0.05V：（3）实现200MV、2V、20V档位的自动切换;（4）使用液晶屏幕LCD1602进行显示。

1硬件设计

硬件系统主要有数据输入模块、A/D模块，控制模块和显示模块组成，如图1所示。

数据输入模块由运放LM324和模拟开关74HC4051组成，输入测量电压从最左端输入，以输入电压的范围在幅值200MV档为例，控制开关BA=10，X2=X，电压直接输出到IN端后输出到A/D中，通道X1、X0处于关闭状态。

A/D模块由ADC0809，7805组成，其中7805芯片主要为ADC0809提供5V的电源供电。12号引脚REF（+）为基准正电压输入端，必须保证是标准的5V电压输入。

控制模块控制芯片89S52，它的P3.0接ADC0809的START端，P3.1接OE端，P3.2接EOC端，P3.3接时钟CLK端，P3.4接ALE端，9脚接复位电路;18，19脚外接12MHZ晶振;P0口接LCD1602的数据端，用于传输数据让液晶屏显示;P2.5，P2.6，P2.7分别接LCD1602的RS、RW、E控制端。

显示模块显示的液晶屏LCD1602，其中3脚VEE用于调节显示的对比度，接滑动变阻器接地;4脚RS为数据指令选择端接单片机的P1.2口;5脚RW为读写控制端，接单片机的P1.1口;6脚E为使能端，接单片机的P1.0口;7—14脚为数据输入和指令传送端;15，16脚接+5V和地。

2软件设计

主程序主程序流程图如图2所示

初始化子程序初始化程序主要包括下面几个部分：设置中断，开启A/D转换器，对液晶屏的初始化以及对一些中间变量的初始化。

转换子程序当模拟量送至IN0后，CPU将标识该通道编码的三位地址信号经数据线或地址线输入到ADDC、ADDB、ADDA引脚上。地址锁存允许ALE锁存这三位地址信号，启动命令START启动A/D转换。转换开始，EOC变低电平，转换结束，EOC变为高电平。EOC可作为中断请求信号。转换结束后，可通过执行IN指令，设法在输出允许OE脚上形成一个正脉冲，打开三态缓冲器把转换的结果输入到DB，一次A/D转换便完成了。

3结语

该设计出的数字电压表具有电路结构简单，组成元件少，设计成本低，测量精度高等特点。整体设计思路是将外界电压模拟量输入输入端，然后通過模数转换器ADC0809转换变为数字信号传输给单片机，然后由单片机根据该数字信号控制数码管发光，显示测量数值。

参考文献：

[1]吴金戎，沈庆阳8051单片机实践与应用[M].清华大学出版社，2003.

[2]付家才单片机控制工程实践技术[M].化学工业出版社，2004.5

[3]赵波，杨迎春.基于A/D转换器件ADC0809的数字电压表设计[J].内蒙古石油化工，2010，（23）62-63.

[4]项丽萍，张志刚.基于51单片机的数字电压表的设计与仿真[J].洛阳师范学院学报，2012，3（02）：39-41.

基金项目：淄博市校城融合发展计划项目——《基于“互联网+”的智能电子创新平台》（2019ZBXC127）。

作者简介：李轩（1981-），男，山东淄博人，硕士研究生，讲师，研究方向：电力系统自动化。

（淄博职业学院 山东淄博 255314）