摘要：由于純硬件數(shù)字電壓表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量精度低，價(jià)格高，而在日常使用中，使用頻率高，導(dǎo)致萬(wàn)用表經(jīng)常損壞，故障率高，給使用和維修帶來(lái)很多不便。為了設(shè)計(jì)一種高精度數(shù)字電壓表，采用AT89C52單片機(jī)和ADC0809模／數(shù)轉(zhuǎn)換相結(jié)合的方法，做了大量Proteus仿真實(shí)驗(yàn)，獲得了普通純硬件數(shù)字電壓表無(wú)法達(dá)到的測(cè)量效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，使用軟硬件相結(jié)合設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，故障率低等功能。
關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表；測(cè)量精度；AT89C52；ADC0809

0 引言
    在電子測(cè)量中，電壓值的測(cè)量顯得尤其重要。然而測(cè)量電壓的儀表很多，有各種類型和款式的數(shù)字電壓表，它們大多數(shù)都是采用傳統(tǒng)的純硬件電路設(shè)計(jì)的，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量精度低、日后維修麻煩、成本高等缺點(diǎn)，因此，木文設(shè)計(jì)了一種數(shù)字電壓表，采用軟件和硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式，利用單片機(jī)和A／D轉(zhuǎn)換，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電壓進(jìn)行采集和測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞，又可借助PC進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。所以，這種類型的數(shù)字電壓表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、維護(hù)方便、成本低、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論在功能和實(shí)際應(yīng)用上都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，使得它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用都具有良好的前景。

1 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成
    本設(shè)計(jì)硬件電路大體可分為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、穩(wěn)壓電路、A／D轉(zhuǎn)換電路及數(shù)碼顯示電路，其原理圖如圖1所示，由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、控制靈活等特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心器件，ADC0809作為模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)用。

    ADC0809是8位的模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)有8路模擬選通開(kāi)關(guān)以及相應(yīng)的通道鎖存譯碼電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為100μs左右。在電路應(yīng)用中，首先要指定ADC0809的數(shù)據(jù)通道，當(dāng)外部電壓進(jìn)入芯片后，STATR信號(hào)由高到低，在脈沖的下降沿ADC0809開(kāi)始轉(zhuǎn)換，同時(shí)管腳EOC電平變低，表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，轉(zhuǎn)換完成之后，管腳EOC的電平變高，表示一次轉(zhuǎn)換結(jié)束。

2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)與主程序流程
    軟件采用單片機(jī)C語(yǔ)言編寫，C語(yǔ)言具有通俗易懂、修改方便、語(yǔ)句簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)通過(guò)ADC0809把直流電壓(模擬量)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量再通過(guò)AT89C52單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)數(shù)碼管顯示。主程序一開(kāi)始進(jìn)行初始化，設(shè)置并啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換以及鍵盤掃描，檢測(cè)是否有鍵按下，并分析。當(dāng)有按鍵按下，通道數(shù)加一，并在第一位數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的通道數(shù)，然后調(diào)用顯示子程序，在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的電壓值，主
程序流程圖如圖2所示。

3 A／D轉(zhuǎn)換子程序
    A／D轉(zhuǎn)換子程序用來(lái)控制對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采集測(cè)量，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行顯示，流程圖如圖3所示。

4 系統(tǒng)程序代碼和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
4．1 部分源代碼
    部分源代碼如下：
   
4．2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)
    實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

    表1中電壓值由直流穩(wěn)壓電源提供，輸入電壓值均為數(shù)字萬(wàn)用表讀數(shù)，測(cè)量值均為設(shè)計(jì)樣品數(shù)碼管顯示值。數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，達(dá)到預(yù)期效果。

5 Proteus仿真結(jié)果
    在Proteus仿真軟件下得出的結(jié)果如圖4所示。

    對(duì)該樣品隨機(jī)測(cè)試9個(gè)電壓值，仿真結(jié)果與輸入電壓實(shí)際值非常接近，圖示為輸入電壓值為3．75 V時(shí)，仿真結(jié)果為3．74 V，絕對(duì)誤差為0．01 V，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)
    上述實(shí)驗(yàn)方案證明，采用單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表是可行的，其顯示偏差可以通過(guò)校正ADC0809的基準(zhǔn)參考電壓來(lái)解決，或用軟件編程來(lái)校正其測(cè)量值。在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)Proteus仿真軟件的調(diào)試，電路簡(jiǎn)單，具有成本低，精度高，速度快和性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
    實(shí)踐證明，該儀表的各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到預(yù)期效果，在儀器儀表中采用軟硬件相結(jié)合的方式，使電路大為簡(jiǎn)化，充分體現(xiàn)了單片機(jī)應(yīng)用的靈活性和實(shí)用性．具有一定的實(shí)用價(jià)值。