基于ADC0809 MCS-5系列单片机数字电压表设计

在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流或交流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受青睐。本设计从各个角度分析了由单片机组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及其原理，并且分析了程序如何驱动单片机进而使系统运行起来的原理及方法。 在电子测量领域，数字电压表（Digital Voltmeter，DVM）是不可或缺的工具，尤其在高精度电压测量中。本设计以ADC0809芯片和MCS-51系列单片机AT89S51为核心，构建了一个能够测量0-5V直流电压的数字电压表。该设计充分利用了数字式仪器的诸多优点，如高精度、低误差、高灵敏度和高速测量能力。 ADC0809是一款8通道模拟-to-digital转换器，采用逐次逼近方法进行A/D转换，适用于处理多路模拟信号。它具有内置的8路模拟开关，可以对0-5V的输入电压进行转换，转换时间为约100微秒。转换结果通过TTL三态锁存缓冲器输出，直接连接到MCS-51单片机的P0口，使得单片机能够接收并处理这些数字信号。 MCS-51系列单片机AT89S51是整个系统的控制中心，负责处理来自ADC0809的数字数据，并通过程序逻辑将数据转化为可读的电压值。在本设计中，单片机需要通过P3.0-P3.3端口向ADC0809发送控制信号，如START、OE（输出使能）、EOC（转换结束）和CLK（时钟）信号。ADC0809的地址线A2、A1和A0接地，选择第0通道进行转换，而输入信号IN0则连接到一个可调电压源VR1。 为了显示测量结果，设计采用了44780驱动的LCD模块。这种控制器兼带驱动器，支持4位或8位微处理器接口，能够显示字母、数字和符号。LCD模块有8条数据线和3条控制线，通过与单片机的P1和P2口连接，根据送入的数据和指令来更新显示内容。 系统的工作流程大致如下：单片机初始化后，通过P3端口控制ADC0809进行A/D转换，当转换完成后，单片机读取转换结果，然后通过计算和数据处理，将电压值转化为适合LCD显示的形式。通过P1和P2口将处理后的数据送至LCD，显示相应的电压值。 在硬件连接方面，单片机的P1口连接到动态数码显示的段选和位选，P2口连接到数码管的驱动，P3口连接到ADC0809的控制信号线，P0口接收ADC0809的转换结果。此外，还应注意将ADC0809的参考电压VREF设置为VCC，以便正确地计算和显示实际电压值。 在程序设计中，重点在于生成CLK信号以及数据处理。由于ADC0809的CLK信号需要由单片机的P3.3端口提供，所以需要编写软件代码来生成这个时钟脉冲。此外，转换后的数据需要除以256并乘以VREF（等于VCC）来得到实际电压值，然后通过LCD显示模块呈现给用户。 总结来说，这个设计结合了模拟信号的数字化转换、单片机的控制逻辑和液晶显示技术，实现了高精度的电压测量，并通过简洁的硬件连接和程序设计确保了系统的高效运作。这一方案对于理解和实践数字电压表的设计具有很高的教育和实践价值。