【文章內容簡介】 ,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收AT89S51的P1口產生的顯示段碼。1，2，3，4引腳端為其位選端，用于接收AT89S51的P3口產生的位選碼。第3章 電壓表原理系統(tǒng)硬件電路設計與實現(xiàn) 電壓表的原理本設計采用AT89S51單片機芯片配合ADC0809模/數轉換芯片構成一個簡易的數字電壓表，原理電路如下圖所示。該電路通過ADC0809芯片采樣輸入口IN0輸入的0～5 V的模擬量電壓，經過模/數轉換后，產生相應的數字量經過其輸出通道D0～D7傳送給AT89S51芯片的P0口。AT89S51負責把接收到的數字量經過數據處理，產生正確的7段數碼管的顯示段碼，并通過其P1口經驅動芯片SN74LS373驅動，再傳送給數碼管。同時它還通過其三位I/、控制數碼管的亮滅。另外，AT89S51還控制著ADC0809的工作。其ALE管腳為ADC0809提供了1MHz工作的時鐘脈沖；(ALE)；(START)；(OE)；(EOC)。 電源部分電源部分電路主要是要求能提供穩(wěn)定可靠的電壓，使整個系統(tǒng)能正常的工作。采用220V的工頻交流電壓，而單片機的工作電壓是直流+5V，為此，先通過一個普通的變壓器降低電壓，再通過橋式整流，然后再通過7805芯片的進一步穩(wěn)壓，確保+5V電源的穩(wěn)定、可靠。而且7805集成穩(wěn)壓器是常用的固定輸出+5V電壓的集成穩(wěn)壓器。它的內部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠。1腳為輸入端，2腳為接地端，3腳為輸出端，使用十分方便，可以在任何有交流電壓的地方使用，不需另帶電池。通過整流濾波以后輸出直流電壓，為了確保整個電路能正常工作，考慮到不接負載或電源電壓有波動時電容能承受的耐壓，必須加電容。發(fā)光二極管D2點亮表示電源電路正常工作，其電源電路如圖31所示：圖 31 電源電路 A/D轉換電路A/D轉換器是模擬量輸入通道中的一個環(huán)節(jié)，單片機通過A/D轉換器把輸入模擬量變成數字量再處理。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經生產出了多種型號的A/D轉換器，以滿足不同應用場合的需要。如果按照工作原理劃分，ADC主要有4種類型，即雙積分式A/D轉換器、逐次逼近式A/D轉換器和并行式A/D轉換器和計數比較式A/D轉換器。目前最常用的是雙積分和逐次逼近式。 圖32 A/D轉換電路圖 單片機最小系統(tǒng)電路部分單片機內部每個部件要想協(xié)調一致地工作，必須在統(tǒng)一口令——時鐘信號的控制下工作。單片機工作所需要的時鐘信號有兩種產生方式，即內部時鐘方式和外部時鐘方式。：單片機內部有一個構成振蕩器的增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸入端，這個放大器與作為反饋元件的片外晶振一起構成自激振蕩器。在該圖中，電容C1和C2取20PF，晶體的振蕩頻率取12MHz,晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。圖33 單片機最小系統(tǒng)電路圖。當單片機一上電，立即復位。電容C和電阻R1實現(xiàn)上電自動復位。復位也是使單片機退出低功耗工作方式而進入正常狀態(tài)的一種操作。圖34 復位電路部分電路圖單片機內部每個部件要想協(xié)調一致地工作，必須在統(tǒng)一口令——時鐘信號的控制下工作。單片機工作所需要的時鐘信號有兩種產生方式，即內部時鐘方式和外部時鐘方式。：單片機內部有一個構成振蕩器的增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸入端，這個放大器與作為反饋元件的片外晶振一起構成自激振蕩器。在該圖中，電容C1和C2取20PF，晶體的振蕩頻率取12MHz,晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。實際連接如圖35所示：圖35時鐘電路部分 顯示電路部分本電路的顯示模塊主要由一個4位一體的7段LED數碼管構成，用于顯示測量到的電壓值。它是一個共陽極的數碼管，每一位數碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收AT89S51的P1口產生的顯示段碼。1，2，3，4引腳端為其位選端，用于接收AT89S51的P3口產生的位選碼。本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描方式。掃描方法是用其接口電路把所有數碼管的8個比劃段a～g和DP同名端連在一起，而每一個數碼管的公共極COM各自獨立地受I/O線控制。CUP從字段輸出口送出字型碼時，所有數碼管接收到相同的字型碼，但究竟是哪個數碼管亮，則取決于COM端。COM端與單片機的I/O接口相連接，由單片機輸出位位選碼到I\O接口，控制何時哪一位數碼管被點亮。在輪流點亮數碼管的位掃描過程中，每位數碼管的點亮時間極為短暫。但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，給人的印象就是一組穩(wěn)定顯示的數碼。動態(tài)方式的優(yōu)點是十分明顯的，即耗電省，在動態(tài)掃描過程中，任何時刻只有一個數碼管是處于工作狀態(tài)的。具體原理圖如圖36所示圖36 顯示電路圖輸入電路的核心是由輸入衰減器和放大器組成的量程標定電路，如下圖所示。 繼電器S控制100∶1衰減器是否接入。VT5～VT10是模擬開關，控制放大器不同的增益。它們在控制信號的作用下，形成不同的通、斷組態(tài)， 1V，10V，100V，1000V五個量程狀態(tài)及自測試狀態(tài)。各組分析如下：圖38 量程標定電路圖（1）： VT8，VT6導通，放大電路被接成電壓負反饋放大器，則 放大倍數 Af ＝（+9+1）／ 1 ＝ 最大輸出電壓 Uomax ＝ ＝ ?。郑?） 1V量程 ： VT8，VT10 導通，此時放大電路被接成串聯(lián)負反饋放大器，　　　Af ＝ （+9+1）／（ 9+1 ） ＝　　　Uomax ＝　1　＝　（3） 10V量程： VT7，VT9導通，放大電路被接成跟隨器，放大倍數為1，　　 　然后輸出又經分壓，此時　　 　Uomax ＝　10（9+1）／（+9+1 ） ＝　?。?） 100V量程 ： VT8，VT10導通，放大電路仍為串聯(lián)負反饋放大器?！　　⊥瑫r繼電器開關S吸合，使100∶1衰減器接入，此時　　　 Uomax ＝100 1 100 +9+1 9+1 ＝V（5）1 000V量程 ： 繼電器S吸合，100∶1衰減器接入；VT７，VT9導通，　　　放大電路被接成跟隨器，并使輸出再經分壓，此時　　　Uomax ＝ 1000 1 ／100 (9+1) ／ (+9+1) ＝ V 由上述計算可見，送入A/D轉換器的輸入規(guī)范電壓為0V～。 由于電路被接成串聯(lián)負反饋形式并且采用自舉電源， ，1V，10V三擋量程的輸入電阻高達10000MΩ， 10V和1000V擋量程由于接入衰減器，輸入阻抗降為10MΩ。 　當VT5，VT6，VT8導通，S吸合時， 電路組態(tài)為自測試狀態(tài)。此時放大器的輸出應為 。儀器在自診斷時測量該電壓， 并與存儲的數值相比較；若兩者之差在 6％內， 即認為放大器工作正常。第4章 系統(tǒng)軟件設計 主程序設計初始化中主要對AT89S51，ADC0809的管腳和數碼管的位選及所用到的內存單元70H,78H,79H,7AH 進行初始化設置。準備工作做好后便啟動ADC0809對IN