【正文】 兩個管腳接一只晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路，電路中電容器 1C 和 2C 對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常取 (30177。 方案論證 經(jīng)過以上方案設計，決定采用如圖 21 所示方案。 方案二：同方案一選 用 ADC0808 進行片選，在譯碼驅(qū)動部分選用液晶 LCD1602，用軟件譯碼。因為只需一片液晶就可以完成 現(xiàn)示工作，所以當單片機控制前兩個控制端時，最高位控制端應接地。 終上所述：方案三所需元件少、成本低且易于實現(xiàn)，可選此方案。 方案三：利用手動開關實現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。 4066 集成了 4 個模擬開關，每一路開關都有一個控制端控制對應開關的通斷。 單片機系統(tǒng)方案此方案采用輸入處理電路 +ADC0808+AT89C51+液晶顯示實現(xiàn)，被 測信 號由 ADC0808 模擬輸入端輸入，單片機采集轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送出顯示。 方案設計 實現(xiàn)數(shù)字電壓表的方案較多，目前廣泛采用的是基于 74 系列邏輯器件方案，本設計將介紹基于單片機實現(xiàn)的方案。 在高精度數(shù)字電壓表中，常采用由積分式和比較式相結合起來的復合式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器分為比較式和斜坡 電壓式，根據(jù)不同的工作原理，比較式又分為逐次比較式及零平衡式等。 積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器是先用積分器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成時間或頻率，再將其數(shù)字化。數(shù)字電壓表的核心部件就是 A/D 轉(zhuǎn)換器，由于各種不同的 A/D 轉(zhuǎn)換原理構成了各種不同類型的 DVM。較之于一般的模擬電壓表，數(shù)字電壓表具 有精度高、測量準確、讀數(shù)直觀、使用方便等優(yōu)點。實際需求直接推動電源技術不斷發(fā)展和進步，為了自動檢測和顯示電流，并在過流、過壓等危害情況發(fā)生時具有自動保護功能和更高級的智能控制，具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護的電源技術漸成趨勢，檢測電流或電壓的傳感器便應運而生并在我國開始受到廣大電源設計者的青睞， 本文就是在這個背景下編著的 。 而今，小小的電源設備已經(jīng)融合了越來越多的新技術。因此，電源問題的重要性日益凸顯出來。前言 第 1 頁（共 34 頁） 數(shù)字電壓表設計 前言 伴隨著城市人口和建設規(guī)模的擴大，各種用電設備的增多，用電量越來越大，城市的供電設備經(jīng)常超負荷運轉(zhuǎn)，用電環(huán)境變得越來越惡劣，對電源的 “考驗 ”越來越嚴重。據(jù)統(tǒng)計，每天，用電設備都要遭受 120 次左右各種的電源問題的侵擾，電子設備故障的 60%來自電源 [7]。原先作為配角，資金投入較少的電源越來越受到廠商和研究人員的重視，電源技術遂發(fā)展成為一門嶄新的技術。例如開關電源、硬開關、軟開關、參數(shù)穩(wěn)壓、線性反饋穩(wěn)壓、磁 放大器技術、數(shù)控調(diào)壓、 PWM、 SPWM、電磁兼容等等。數(shù)字電壓表設計 第 2頁（共 34頁） 第 1章 緒論 數(shù)字電壓表的基本工作原理是利用 A/D 轉(zhuǎn)換電路將待測的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過相應換算后將測試結果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓表。 電壓表的數(shù)字化測量，關鍵在于如何把隨時連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，完成這種轉(zhuǎn)換的電路叫模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D）。一般說來， A/D 轉(zhuǎn)換的方式可分為兩類：積分式和逐次逼近式。根據(jù)轉(zhuǎn)化的中間量不同，它又分為 UT（電壓 時間）式和 UF（電壓 頻率）式兩種。斜坡電壓式又分為線性斜坡式和階梯斜坡式兩種。本設計以 AT89C51 單片機為核心，以逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC080液晶顯示器 LCD1602 為主體，構造了一款簡易的數(shù)字電壓表，能夠測量 1 路 0～ 50V 直流電壓，最小分辨率 。 74 系列邏輯器件方案 采用雙積分電路 +液晶顯示器 +邏輯電路 +定時采樣電路 +數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)，被測電壓信號由信號輸入端加到測量系統(tǒng)，進行預處理后送到后級電路。 第二章 方案選擇 方案選擇 量程轉(zhuǎn)換方案設計 方案一 :考慮到 ADC0808 的八路模擬量輸入通道本質(zhì)上也是模擬開關 ,因此方案選擇 第 3 頁（共 34 頁） 可以利用其八個模擬通道中的三個作為量程轉(zhuǎn)換器 ,即根據(jù)通道對應的電壓測量范 圍確定對應的電壓發(fā)達倍數(shù)設計對應的前置放大電路 . 方案二：選用模擬開關芯片 4066 實現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。用單片機對控制端進行控制，實現(xiàn)不同量程的轉(zhuǎn)換。該方案可簡化控制程序，減小系統(tǒng)開銷，縮短反應時間，不足之處在于操作麻煩。 顯示部分方案設計 方案一：用液晶 LCD1602 來顯示電壓讀數(shù)可進行片選，實現(xiàn)液晶的動態(tài)點亮。用軟件作為液晶的驅(qū)動顯示，且具體譯碼由軟件控制。 終上所述：由于兩個方案都可以實現(xiàn)同樣的功能，但方案二設計簡單、系統(tǒng)開銷小、反應速度較快，因此選擇此方案 。 圖 21 系統(tǒng)框 數(shù)字電壓表設計 第 4頁（共 34頁） 第 3 章 硬件設計 單片機控制模塊設計 單片機控制模塊的作用是為控制各單元電路的運行并完成數(shù)據(jù)的換算或 處理，主要由單片機、時鐘電路、復位電路組成。10)pF 石英晶體選擇 6MHz 或 12MHz 都可以。 圖 31 系統(tǒng)時鐘電路 圖 32 系統(tǒng)復位電路 復位電路 單片機的 RST 管腳為主機提供了一個外部復位信號輸入口。單片機的復位方式可由手動復位方式完成。復位電路如圖32 所示。數(shù)字電壓表所采用的是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808，它要求輸入電壓 0177。本儀表設計的是 050V 電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減器，如圖所示 9MΩ、 900KΩ、 90KΩ、和 10KΩ 電阻構成 1/ 1/100、 1/1000 的衰減器。 工作原理及換算關系 如上圖通過電阻網(wǎng)絡 實現(xiàn)電壓 衰減測量的輸入阻抗約為 R R R6。 由上式可以看出 ， Vout 在一定范圍時電阻網(wǎng)絡衰減程度越大其可輸入電壓 Vin。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換模塊設計 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器屬于直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它能把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn)換為輸出 的數(shù)字代碼，而不需要經(jīng)過中間變量。 ADC0808簡介 1． ADC0808 引腳功能 數(shù)字電壓表設計 第 6頁（共 34頁） 2 1M S B21A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT62 58E O C7O UT P UT E NA B LE9CLO C K10V C C112 220G ND132 7142 6152 8L S B172 4182 319I N228I N127I N026A L E22 圖 35 ADC0808引腳圖 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入。 ALE：地址鎖存啟動信號，在 ALE 的上升沿，將 A、 B、 C 上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。 OE：允許輸出信號。 START：啟動信號輸入端， START 為正脈沖，其上升沿清除 ADC0808 的內(nèi)部的各寄存器，其下降沿啟動 A/D 開始轉(zhuǎn)換。 2． ADC0808 內(nèi)部結構圖 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808 由八路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、D/A 轉(zhuǎn)換器、寄存器、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。 硬件設計 第 7 頁（共 34 頁） 圖 36 ADC0808內(nèi)部結構 A/D 轉(zhuǎn)換電路設計 集成摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808 實現(xiàn)的 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 37 所示，被測信號由ADC0808 模擬輸入端輸入，完成 A/D 轉(zhuǎn)換后送入單片機，經(jīng)相應處理后送出顯示。其中字段顯示與 LED 顯示相似，只要送對應的信號到相應的管腳就能顯示。本設計采用的是字符型顯示。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等 優(yōu)點，而且不需要外加驅(qū)動電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的顯示器件了。 LCD1602的引腳功能 LCD1602 模塊的引腳如圖 38 所示，其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端， RS=0 命令狀態(tài)； RS=1 數(shù)據(jù) R/W：讀寫控制線， R/W=0 寫操作； R/W=1 讀操作 A：背光控制正電源 K：背光控制地 E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位， E 線向 LCD 模塊發(fā)送一個脈沖， LCD 模塊與單片機間將進行一次數(shù)據(jù)交換 DB0～ DB7：數(shù)據(jù)線，可以 用 8 位連接，也可以只用高 4 位連接，節(jié)約單片機資源。 VSS VDD VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A K LCD 模 塊 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 硬件設計 第 9 頁（共 34 頁） 表 31 LCD與單片機之間有四種基本操作 (1)讀狀態(tài)字 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 31 滿足 RS=0， R/W=1。同時可以保持一段時間，從而實現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。 圖 39 讀入狀態(tài)字流程圖 (2)命令字 表 32 所示為命令字，其主要介紹了指令名稱、控制信號及