摘要：設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808和共陽(yáng)極數(shù)碼管為主要硬件，分析了數(shù)字電壓表Proteus軟件仿真電路設(shè)計(jì)及編程方法。將單片機(jī)應(yīng)用于測(cè)量技術(shù)中，采用ADC0808將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，用AT89C51實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，通過(guò)數(shù)碼管以?huà)呙璧姆绞酵瓿娠@示。設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表可以測(cè)量0～5 V的電壓值，AT89C51為8位單片機(jī)，當(dāng)ADC0808的輸入電壓為5 V時(shí)，輸出數(shù)字量值為+4．99 V。本設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單、成本低、性能穩(wěn)定。

0 引言

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來(lái)越高，而電壓的測(cè)量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普遍。數(shù)字電壓表是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的電壓表。數(shù)字電壓表與模擬電壓表相比，具有讀數(shù)直觀、準(zhǔn)確、顯示范圍寬、分辨力高、輸入阻抗大、集成度高、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在電壓測(cè)量、電壓校準(zhǔn)中有著廣泛的應(yīng)用。本文采用ADC0808對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號(hào)，通過(guò)Proteus仿真軟件實(shí)現(xiàn)接口電路設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。

Proteus軟件是一種電路分析和實(shí)物模擬仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以進(jìn)行仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，是集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能強(qiáng)大，具有系統(tǒng)資源豐富、硬件投入少、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到廣大用戶(hù)的青睞。

1 系統(tǒng)概述

1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)

利用單片機(jī)AT89C51與ADC0808設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，將模擬信號(hào)0～5 V之間的電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，以?xún)晌粩?shù)碼管顯示，并通過(guò)虛擬電壓表觀察ADC0808模擬量輸入信號(hào)的電壓值，LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的數(shù)值量。

1.2 總體方案

數(shù)字電壓表電路組成框圖如圖1所示。

本設(shè)計(jì)中需要用到的電路有電源電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路等。設(shè)計(jì)中需要用到的芯片有AT89C51單片機(jī)、ADC-0808、74LS74、LED數(shù)碼管等。

2 數(shù)字電壓表的Proteus軟件仿真電路設(shè)計(jì)

待測(cè)電壓輸入信號(hào)在ADC0808芯片承受的最大工作電壓范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)控制電路進(jìn)行程序數(shù)據(jù)處理，然后通過(guò)七段譯碼/驅(qū)動(dòng)顯示電路實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示輸入電壓。

硬件電路原理圖如圖2所示。

2.1 AT89C51單片機(jī)和數(shù)碼管顯示電路的接口設(shè)計(jì)

利用單片機(jī)AT89C51與ADC0808設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，將模擬信號(hào)0～5 V之間的直流電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)0～FF，以?xún)晌粩?shù)碼管顯示。Proteus軟件啟動(dòng)仿真，當(dāng)前輸入電壓為2．5 V，轉(zhuǎn)換成數(shù)字值為7FH，用鼠標(biāo)指針調(diào)節(jié)電位器RV1，可改變輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0808的電壓，并通過(guò)虛擬電壓表觀察ADC0808模擬量輸入信號(hào)的電壓值，LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的數(shù)值量。

在Proteus軟件中設(shè)置AT89C51單片機(jī)的晶振頻率為12 MHz。本電路EA接高電平，沒(méi)有擴(kuò)展片外ROM。

2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路的接口設(shè)計(jì)

A/D轉(zhuǎn)換器采用集成電路ADC0808。ADC0808具有8路模擬量輸入信號(hào)IN0～I(xiàn)N7(1～5腳、26～28腳)，地址線(xiàn)C、B、A(23～25腳)決定哪一路模擬輸入信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，本電路將地址線(xiàn)C、B、A均接地，即選擇0號(hào)通道輸入模擬量電壓信號(hào)。22腳ALE為地址鎖存允許控制信號(hào)，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6腳START為啟動(dòng)控制信號(hào)，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始。本電路將ALE腳與START腳接到一起，共同由單片機(jī)的P2．0腳和WR腳通過(guò)或非門(mén)控制。7腳EOC為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，7腳輸出一個(gè)正脈沖，此信號(hào)可作為A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的檢測(cè)信號(hào)或向CPU申請(qǐng)中斷的信號(hào)，本電路通過(guò)一個(gè)非門(mén)連接到單片機(jī)的P3．2腳。9腳OE為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制信號(hào)，當(dāng)OE腳為高電平時(shí)，允許讀取A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。該OE腳由單片機(jī)的P2．0腳和RD腳通過(guò)或非門(mén)控制。10腳CLOCK為ADC0808的實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸入端，利用單片機(jī)30引腳ALE的六分頻晶振頻率得到時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)字量輸出端8個(gè)接到單片機(jī)的P0口。

3 數(shù)字電壓表的軟件程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電狀態(tài)，初始化ADC0808的啟動(dòng)地址，數(shù)碼管顯示關(guān)閉，開(kāi)始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。等待啟動(dòng)結(jié)束后，將ADC0808的0號(hào)通道模擬量輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量結(jié)果通過(guò)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的方式顯示到三位數(shù)碼管上。