基于YL-236單片機(jī)實(shí)訓(xùn)裝置的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方案

一、引言

數(shù)字電壓表采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，可以將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并加以顯示。由于其具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化儀表領(lǐng)域。下面本文就以亞龍YL-236單片機(jī)實(shí)訓(xùn)裝置為平臺(tái)，介紹數(shù)字電壓表的實(shí)現(xiàn)方法。

二、方案總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選擇AT89C51單片機(jī)作為核心控制器件，采用ADC0809實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，用3位LED數(shù)碼管數(shù)字來顯示采集電壓(范圍0~5V)。設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

三、硬件部分設(shè)計(jì)

1.轉(zhuǎn)換芯片ADC0809

ADC0809具有8路模擬輸入端口，8路模擬開關(guān)分時(shí)選通8個(gè)模擬通道，轉(zhuǎn)換后的8位數(shù)字量鎖存到三態(tài)輸出鎖存器中，在輸出允許的情況下，可以從8條數(shù)據(jù)線D7~D0上讀出，并可直接與單片機(jī)接口相連。ADC0809其引腳排列和具體功能可參考ADC0809說明文件，這里不再詳述。

2.ADC0809與單片機(jī)的硬件連接

單片機(jī)與ADC0809接口電路如圖2所示。

74HC02可實(shí)現(xiàn)4路2輸入或非門功能。連接時(shí)，將主機(jī)模塊中單片機(jī)的P0.0~P0.7接到ADC0809的數(shù)據(jù)輸出端D0~D7,用來接收ADC0809轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù);將單片機(jī)的P2.5、P3.6、P3.7接到ADC0809的CS、WR、RD端，作為A/D采樣的控制聯(lián)絡(luò)線;將ADC0809的A、B、C接到ADC0809的D0、D1、D2口，通過P0的控制來選擇ADC的采樣通道。

3.數(shù)字電壓表硬件模塊接線

用YL-236實(shí)訓(xùn)裝置實(shí)現(xiàn)本任務(wù)要求的硬件模塊接線如圖3所示。該電路由主機(jī)模塊(MCU01)、顯示模塊(MCU04)和ADC/DAC模塊(MCU07)組成。將時(shí)鐘源1MHZ接到ADC電路的CLK口，由模擬電壓源提供0~5V輸入電壓。

地址鎖存允許信號(hào)ALE由P3.6控制通道地址選擇，以WR作寫選通信號(hào)。我們將ALE信號(hào)與START信號(hào)接在一起，這樣使得AD0809在鎖存通道地址的同時(shí)，也啟動(dòng)了A/D轉(zhuǎn)換。

將主機(jī)模塊中單片機(jī)的P0口作為數(shù)碼管顯示的段碼使用，接到數(shù)碼管的a~dp段端，將單片機(jī)的P3.6、P2.6、P2.7分別接到數(shù)碼管的WR、CS2、CS1端，對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示。

四、軟件部分設(shè)計(jì)

1.AD轉(zhuǎn)換

圖4為利用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的程序流程圖。

A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)應(yīng)傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送之前必須確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成。常用的有以下幾種方法：

(1)定時(shí)傳送方式;

(2)查詢法;

(3)中斷控制法。

不管采用哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

啟動(dòng)信號(hào)START啟動(dòng)后開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。對(duì)于ADC0809來說，當(dāng)時(shí)鐘頻率一定時(shí)，其A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間是固定的(微秒級(jí))。因此，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)函數(shù)delay()，等待一段時(shí)間(遠(yuǎn)大于A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間)，延時(shí)時(shí)間到時(shí)轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，之后就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送了。

參考流程圖，我們可以編寫對(duì)模擬通道0輸入的模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的C語言程序，關(guān)鍵語句如下：

2.主函數(shù)流程圖

主函數(shù)流程圖如圖5所示。

編程時(shí)應(yīng)注意，變量vol單位為毫伏。

因?yàn)锳DC0809為8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入模擬電壓最大值為5V,即5000mV,所以分辨率為5000mV/28,因此程序中測(cè)量的電壓值為采樣AD值乘以5000mV/255,再將所得的數(shù)依次通過數(shù)碼管顯示。完成后可改變輸入直流電壓值，觀察輸入電壓的變化情況。

五、總結(jié)

本方案詳細(xì)介紹了數(shù)字電壓表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了以YL-236亞龍單片機(jī)實(shí)訓(xùn)裝置為平臺(tái)的硬件連接和軟件設(shè)計(jì)的方案，系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)換速度快、精度高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，且電路簡(jiǎn)單，工作可靠，具有很好的實(shí)用價(jià)值。