【文章內(nèi)容簡介】 9C52 作為系統(tǒng)主控制核心，通過編寫相應(yīng)的程序代碼， 將模擬電壓信號經(jīng)隔離干擾送入 ADC0808 中進行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入 LCD 中顯示出來。 方案原理方框圖如圖 1所示。 圖 1 系統(tǒng)基本框圖 按照設(shè)計要求，決定控制模塊采用低功耗、高性能的 AT89C52 單片機作為核心元器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用易仿真且功能擴展較為方便的 ADC0808 轉(zhuǎn)化器。 3 系統(tǒng)的設(shè)計主要分為硬件電路部分和軟件程 序部分兩大塊。硬件電路部分：主要包括單片機控制電路、穩(wěn)壓電源電路、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換電路、 LCD 顯示電路和過壓保護電路，各部分電路結(jié)構(gòu)和工作原理將會在硬件電路設(shè)計部分做詳細介紹。軟件程序部分：采用 C 語言編寫程序，通過 KEIL 和 PROTEUS 軟件對其進行編譯和仿真。 4 硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計 單片機控制模塊 本系統(tǒng)采用 AT89C52 單片機作為中央處理器。其主要任務(wù)收集模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，并執(zhí)行相應(yīng)的處理操作，讓液晶能夠正確顯示。 單片機最小系統(tǒng)包括電源電路、復(fù)位電路和晶振電路。 一般仿真時需搭建晶振電路和復(fù)位電路，如下圖 2 所示。 晶振電路工作原理：在 XTAL XTAL2 端接上 (或 12M)的晶振及兩個30PF 的諧振電容，即可完成單片機的晶振電路。當(dāng)單片機上位時， XTAL XTAL2引腳均為高電平，對 30PF 的陶瓷電容進行充電，通過電容不停的充放電產(chǎn)生高低電平脈沖，觸發(fā)晶振產(chǎn)生諧振。 復(fù)位電路工作原理：在 RESET 端接上相應(yīng)的電阻（ 200K）、 10uF 的電解電容，加上按鍵即可完成復(fù)位電路。當(dāng)按鍵沒有按下時，由于 10uF 電解電容兩端需要一定時間的充電，相當(dāng)于電路被斷開，此時 RESET 端口為 低電平；當(dāng)按鍵按下時，電解電容兩端被短路，此時 RESET 端口為高電平，單片機系統(tǒng)復(fù)位。 圖 2 單片機最小系統(tǒng) 穩(wěn)壓電源電路 4 實際應(yīng)用中，要驅(qū)動單片機正常工作，電源電路也是必不可少的一部分。給單片機供電的穩(wěn)壓電源電路原理圖如下圖 3 所示。 電源電路工作原理：該電路由變壓器、整流橋、 7805 穩(wěn)壓器和若干電容電阻構(gòu)成。首先將 220V 的交流電壓降壓后輸入整流橋整流，可以得到帶有紋波的直流電，之后濾波。濾波電路由兩個 100PF 的電容和一 個 40 歐姆的電阻構(gòu)成。由于單片機的電源電壓是 +5V 的穩(wěn)定直流電 ,因此需接入一個 7805 穩(wěn)壓器。通過 7805 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，得到 +5V的穩(wěn)定直流電壓。 圖 3 穩(wěn)壓電源電路 過壓保護電路 出于耐壓和安全考慮，數(shù)字電壓表通常會限定最大測 量范圍。一般規(guī)定最高直流電壓量程為 1000V。因此，在設(shè)計電路過程中， 需在模擬信號輸入系統(tǒng)前加入一個過壓保護電路。過壓保護電路有多種實現(xiàn)方式，可以采用火花放大器或壓敏電阻器。 本設(shè)計采用電路結(jié)構(gòu)較為簡單，工作范圍（ 6~3000V）較寬，對電壓沖擊響應(yīng)速度較快的壓敏電阻器，壓敏 電阻器是電壓靈敏器 VS（ VoltageSensitiveResistor）的簡稱，是一種新型的過壓保護器件。壓敏電阻的伏安特性具有非常明顯的對稱性，在正、反兩部分伏安特性中能起到穩(wěn)壓作用。本 設(shè)計 直接將壓敏電阻接在分壓 電位器 前面， 因此 不需加限流電阻。壓敏電阻 器 的標稱電壓值應(yīng)根據(jù)實際電路需求來確定。本系統(tǒng)采用 850 規(guī)格的壓敏電阻 器 作為保護電路。壓敏電阻的伏安特性如下圖 4(a)所示。圖中的 1VmA 、 1VmA? 分別表示通過 1mA、 1mA直流電流時的耐壓值。 5 圖 4 過壓保護電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ADC0808 硬件結(jié)構(gòu) ADC0808 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用較為廣泛的一種芯片，主要作用是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，是一種 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ，由多路模擬量輸入通道選擇開關(guān)、地址鎖存器、譯碼器、比較器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、三態(tài)輸出鎖存器和 8 位開關(guān)樹形等組成，模擬輸入電壓的范圍是 ~+15V,轉(zhuǎn)換時間是 128us。 多路模擬信號輸入選擇開關(guān)可選通 8 路模擬通道，允許 8 路模擬分時輸入，并且共用一個 A/D 轉(zhuǎn)化器進行轉(zhuǎn)換。通過地址鎖存器和譯碼器對 ADDA、 ADDB、 ADDC 三個地址位進行地址鎖 存和譯碼。當(dāng) ADDA、 ADDB、 ADDC 選擇 000，即選擇 IN0 通道輸入，選擇 111 即 IN7 通道輸入 。 ADC0808 工作原 理 ADC0808 具體工作原理如下： （ 1）當(dāng) 地址鎖存允許信號 ALE 為高電平“ 1”時，將輸入地址傳入地址鎖存器中鎖存，經(jīng)過地址譯碼器進行譯碼，從 8 路模擬通道中選擇一路模擬通道送到比較器。 （ 2）送給 A/D 轉(zhuǎn)換器啟動信號 START 一個高低脈沖信號， START 的上升沿會使逐次逼近 寄存器復(fù)位，下降沿會啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，此時使 A/D 轉(zhuǎn)換器結(jié)束信號 EOC 信號 6 為低電平。 （ 3）當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，得到的轉(zhuǎn)換結(jié)果將會被送到輸出三態(tài)鎖存器中鎖存，此時使EOC 信號為高電平，通知 CPU 轉(zhuǎn)換結(jié)束。 （ 4）當(dāng) CPU 執(zhí)行讀數(shù)據(jù)指令時，使 數(shù) 據(jù)輸出允許信號 OE 為高電平，從輸出端口D0~D7 讀取數(shù)據(jù)。 ADC0808 與單片機的連接 ADC0808 與單片機的連接示意圖如圖 5 所示，其中單片機的 ~ 這五個引腳分別接 ADC0808 的 OE、 ALE、 EOC、 START、 CLOCK 五個控制引腳，用來控制 A/D 轉(zhuǎn)換器進行正確的模數(shù)轉(zhuǎn)換。 ~ 引腳分別接 A/D轉(zhuǎn)換器的三位地址線 ADDA、 ADDB、ADDC。 P1 口接 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出端 OUT0~ OUT8。 圖 5 AT89C52 單片機與 A/D 轉(zhuǎn)換器的連接 7 液 晶顯示電路 1602LCD 液晶引腳說明 1602LCD 采用標準的 14 引腳（無背光）或 16 引腳（帶背光）接口，各引腳接口說明見表 2。 表 2 1602 液晶接口引腳定義 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Date I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Date I/O 3 VL 液晶顯示對比度調(diào)節(jié)端 11 D4 Date I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Date I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端（ H/L） 13 D6 Date I/O 6 E 使能信號 14 D7 Date I/O 7 D0 Date I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Date I/O 16 BLK 背光源負極 （ 1） 2 組電源：一組是模塊的電源；另一組是背光板的電源；兩者均為 5V 供電。 （ 2） VL： 是調(diào)節(jié)對比度的引腳。 （ 3） RS： 是命令 /數(shù)據(jù)選擇端引腳。當(dāng)該引腳為高電平時，表示將進行數(shù)據(jù)操作；該引腳為低電平時，表示進行命令操作。 （ 4） RW： 是讀寫選擇端。當(dāng)該引腳為高電平時，表示要對液晶進行讀操作；該引腳為低電平時，表示要對液晶進 行寫操作。 （ 5） E： 使能信號引腳。通常當(dāng)總線上的信號穩(wěn)定后會給一個正脈沖，通知把數(shù)據(jù)讀走，當(dāng)引腳為高電平時不允許總線變化。 （ 6） D0— D7： 8 位雙向并