【導讀】精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因為電壓的測量最為普遍。了一個直流數(shù)字電壓表。本文首先簡要介紹了設計電壓表的主要方式以及單片機系統(tǒng)的優(yōu)。出了硬件電路的設計細節(jié)，包括各部分電路的走向、芯片的選擇以及方案的可行性分析等。它的優(yōu)勢，值得進一步學習和研究。但是僅單片機方面的知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬。件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。

　　

【正文】 6H 1 0 1 0 0 1 1 1 39 A7H 由于設計中要求報讀的數(shù)值中有“ 0、 百、十、點、伏”幾個字符，則至少要分為 14 段， 而 為了使報讀時的流暢性和合理利用性考慮，本設計將地址分為 20 段，即每段為 1S。 另 外，由于每報一次數(shù)值就至少需要 (6*1)S,最大需要 (10*1)S，則我們最快也只能每隔 10S 報一次數(shù)據(jù)，所以我們 每隔 12S報一次電壓值。 在單片機調(diào)用即讀出 ISD1420 芯片中的字符之前，得利用錄音功能將以上 14 個字符 12 逐個的錄音并分別放在 對應的地址上，單片機執(zhí)行報讀程序時 ，就可以到相對應的地址上將數(shù)值讀出 。 需要注意的是：在單片機放音時，控制碼 =錄音時的控制碼 +40H。 2 系統(tǒng)程序設計 系統(tǒng)軟件的總體框架如下圖 所示： 開始 系統(tǒng)初始化 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 采集 A/D 轉(zhuǎn)換值 是否采集了十 次？次 ？ 對十次數(shù)據(jù)求平均值 N Y 顯示數(shù)值 是否到 12S？ 報讀電壓值 Y N END 13 在系統(tǒng)上電開始測量前， 要用萬用表 的電壓檔 對 被 測電壓進行估測，然后以此選擇適當?shù)牧砍?，防止過大電壓燒壞 A/D 轉(zhuǎn)換器。 選擇好量程之后就可以對系統(tǒng)上電測量了。 系統(tǒng)上電即初始化， 首先，單片機片選 A/D 轉(zhuǎn)換器， 然后發(fā)出信號啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 。此時單片機內(nèi)部定時 /計數(shù)器也開始工作，不斷掃描 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束 端口有無結(jié)束信號。若有，即啟動信號采集，對 A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出口送來的數(shù)值進行存儲，定時 /計數(shù)器重新置零，并且準備下一次的采集；若沒有，則繼續(xù)等待。 每當采集系統(tǒng)采集一次， a 的值就自增 1，直至 采集滿 10 次時 歸零 ， 然后 單片機一邊對數(shù)據(jù)處理，一邊進入下一次的掃描。 數(shù)據(jù) 處理完之后，利用查表法將電壓數(shù)值送顯示器顯示出來。 與此同時另一 定時 /計數(shù)器在顯示一次數(shù)值 后開始 12S定時 /記數(shù) ，并利用查表法對電壓值報讀出來 。 14 3 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 設計完成之后 ，我們要對系統(tǒng)進行調(diào)試 。 調(diào)試過程可以 利用對部分給定電壓的測量結(jié)果分析來完成。 首先要校對零點：將 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端口接地，即讓電壓為 0V，此時可以調(diào)整 R2的值，直至顯示電壓為 0V 時為止。 校準零點之后，就可以進行調(diào)試了。以下表所示對系統(tǒng)進行測試并調(diào)節(jié)： 實際電壓 （ V） 顯示電壓 （ V） 語音報讀電壓 （ V） 若顯示電壓與 實際電壓的誤差在誤差范圍之內(nèi)，并且語音報讀電壓與顯示電壓的差別不大的話，則表示系統(tǒng)運行正常 ；若顯示電壓與實際電壓的誤差很大，則有可能是校零電阻沒有調(diào)整，可以進一步的校準。此外需要注意的是，由于語音報讀相對于顯示來說有一定的延時，所以跟顯示電壓存在誤差是必然的，如果差別不大，是正常的；但是如果相差很大的話，就有可能是 語音模塊內(nèi)部 存儲的字符地址與單片機調(diào)用存在誤差，或者程序存在一定問題，可以分別排除。 15 4 系統(tǒng)改進及優(yōu)化 量程自動化 量程自動轉(zhuǎn)換電路 可 采用模擬比較法。它由模擬比較器、量程寄存器、量程開關和譯碼器組成。其中，模擬比較器的作用主要是衡量輸入信號是否處于預定的電壓范圍內(nèi)，當高于“超出基準”電壓時，則輸出進位脈沖 CP+；當?shù)陀凇安蛔慊鶞省彪妷簳r，則輸出退位脈沖 CP。量程寄存器是自動轉(zhuǎn)換部分的核心，它的輸入信號為 CP+和 CP，輸出則控制了量程的轉(zhuǎn)換。設計中采用了二進制 可逆計數(shù)器 74LS193 作為量程寄存器，當 CP+輸入一個脈沖，且 CP為高電平時，其輸出 QA、 QB 進行二進制加計數(shù)；而當 CP+為高電平，且 CP輸入一個脈沖時， QA、 QB 進行二進制減計數(shù)；當 CP+、 CP同為高電平時， QA、 QB 不變。量程開關通過 QA、 QB的信號來控制繼電器的通斷，進而控制量程的選擇，譯碼器是用來根據(jù)量程的控制信號指示量程的位置的。由此，實現(xiàn)了量程的自動選擇。組成框圖如下圖 2： 5 系統(tǒng)總圖及程序 見附圖。 模擬比較器 Ui 超出基準 不足基準 量程開關 量程寄存器 CP+ CP 譯碼器 最高位 最低位 16 結(jié)束語 由于使用的是 高效 單片機作為核心的 測量系統(tǒng) ，以及靈敏 度和精度較高 的 A/D轉(zhuǎn)換器 ， 使 本直流電壓表 具有 精度高、靈敏度 強、性能可靠、電路簡單、成本低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有很高的智能化水平。 參考文獻 [1] 謝自美 . 電子線路設計 *實驗 *測試 .華中科技大學出版社 . [2] 張友德等 . 單片 微型 機 原理、 應用 和實驗 .電子工業(yè)出版社 . [3] 吳經(jīng)國 等 .單片機應用技術 . 中國電力出版社 . [4] 李群芳 .單片機微型計算機與接口技術 .電子工業(yè)出版社 . [5] 閹石 .數(shù)字電子技術基礎 .高等教育出版社 . [6] 黃智偉 .全國大學生電 子設計競賽訓練教程 .電子工業(yè)出版社 . [7] 周立功 .單片機實驗與實踐 .北京航空航天大學出版社 . [8] 全國大學生電子設計競賽組委會 .全國大學生電子設計競賽獲獎作品匯編 .北京理工大學出版社 .