基于YL-236单片机实训装置的数字电压表的设计方案 - 全文

　　一、引言

　　数字电压表采用数字化测量技术，可以将模拟量转换成数字量并加以显示。由于其具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于工业自动化仪表领域。下面本文就以亚龙YL-236单片机实训装置为平台，介绍数字电压表的实现方法。

　　二、方案总体设计

　　本设计选择AT89C51单片机作为核心控制器件，采用ADC0809实现A/D转换，用3位LED数码管数字来显示采集电压（范围0~5V）。设计框图如图1所示。

　　

　　三、硬件部分设计

　　1.转换芯片ADC0809

　　ADC0809具有8路模拟输入端口，8路模拟开关分时选通8个模拟通道，转换后的8位数字量锁存到三态输出锁存器中，在输出允许的情况下，可以从8条数据线D7~D0上读出，并可直接与单片机接口相连。ADC0809其引脚排列和具体功能可参考ADC0809说明文件，这里不再详述。

　　2.ADC0809与单片机的硬件连接

　　单片机与ADC0809接口电路如图2所示。

　　

　　74HC02可实现4路2输入或非门功能。连接时，将主机模块中单片机的P0.0~P0.7接到ADC0809的数据输出端D0~D7，用来接收ADC0809转换输出的数据；将单片机的P2.5、P3.6、P3.7接到ADC0809的CS、WR、RD端，作为A/D采样的控制联络线；将ADC0809的A、B、C接到ADC0809的D0、D1、D2口，通过P0的控制来选择ADC的采样通道。

　　3.数字电压表硬件模块接线

　　用YL-236实训装置实现本任务要求的硬件模块接线如图3所示。该电路由主机模块（MCU01）、显示模块（MCU04）和ADC/DAC模块（MCU07）组成。将时钟源1MHZ接到ADC电路的CLK口，由模拟电压源提供0~5V输入电压。

　　

　　地址锁存允许信号ALE由P3.6控制通道地址选择，以WR作写选通信号。我们将ALE信号与START信号接在一起，这样使得AD0809在锁存通道地址的同时，也启动了A/D转换。

　　将主机模块中单片机的P0口作为数码管显示的段码使用，接到数码管的a~dp段端，将单片机的P3.6、P2.6、P2.7分别接到数码管的WR、CS2、CS1端，对数码管进行动态扫描显示。

　　四、软件部分设计

　　1.AD转换

　　图4为利用ADC0809进行A/D转换的程序流程图。

　　

　　A/D转换后的数据应传给单片机进行处理。数据传送之前必须确认A/D转换已经完成。常用的有以下几种方法：

　　（1）定时传送方式；

　　（2）查询法；

　　（3）中断控制法。

　　不管采用哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。

　　启动信号START启动后开始模数转换。对于ADC0809来说，当时钟频率一定时，其A/D转换时间是固定的（微秒级）。因此，我们可以设计一个延时函数delay（），等待一段时间（远大于A/D转换的时间），延时时间到时转换肯定已经完成了，之后就可以进行数据传送了。

　　参考流程图，我们可以编写对模拟通道0输入的模拟电压进行A/D转换的C语言程序，关键语句如下：

　　

　　2.主函数流程图

　　主函数流程图如图5所示。

　　

　　编程时应注意，变量vol单位为毫伏。

　　因为ADC0809为8位模数转换器，输入模拟电压最大值为5V，即5000mV，所以分辨率为5000mV/28，因此程序中测量的电压值为采样AD值乘以5000mV/255，再将所得的数依次通过数码管显示。完成后可改变输入直流电压值，观察输入电压的变化情况。

　　五、总结

　　本方案详细介绍了数字电压表系统的设计，重点介绍了以YL-236亚龙单片机实训装置为平台的硬件连接和软件设计的方案，系统具有转换速度快、精度高、性能稳定等优点，且电路简单，工作可靠，具有很好的实用价值。