内容发布更新时间 : 2024/5/21 20:15:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1 引言

电压、电流、功率是表征电信号能量大小的三个基本参量。在电子电路中，只要测量出其中一个参量就可以根据电路的阻抗求出其它二个参量。考虑到测量的方便性、安全性、准确性等因素，几乎都用测量电压的方法来测定表征电信号能量大小的三个基本参量。此外，许多参数，例如频率特性、谐波失真度、调制度等都可视为电压的派生量。所以电压的测量是其它许多电参量，也包括非电量测量的基础。

电压是基本的电参数，其它许多电参数可看作电压的派生量，由于电压测量方便，因此电压测量是电子测量中最基本的测量。按测量结果的显示方式可将电子电压表分为模拟式和数字式两大类。数字式电压表的核心是A/D转换器，A/D转换器最基本的两种类型是积分型和比较型。前者抗干扰能力强，测量精度高，但测量速率低；后者测量速度快，但抗干扰能力差。总的来说，积分型特别是双斜积分式DVM性能较优，应用较广泛。

数字电压表除具有一般的所具有的准确度高、数字显示、读数迅速准确、分辨力高、输入阻抗高、能自动调零、自动转换量程、自动转换及显示极性等优点，因而体积小，可靠性好，操作简便，由于数字电压表具有上述这些优点，使得它获得越来越广泛的应用。

使用数字万用表的注意事项：

（1）要注意该电压表的量程，切误测量比额定值大。

（2）电压表使用或存放应避免高温、寒冷、阳光直射、高湿度及强烈振动环境。

2 设计要求

本设计主要研究并设计一个基于单片机的ADC0832数字电压表，控制系统主要是由MCS-51系列单片机、电源电路、复位电路、数码管显示、ADC0832检测电路、等部分组成。该设计方案以单片机AT89S52为主控芯片，以ADC0832模拟/数字转换器芯片为核心转换模拟/数字量的芯片，组成数字电压表电路。该电路能准确地测出所被测有效电压值、附加四位显示功能，可精确到有效电压值为0.01V。

3 核心芯片简介

3.1 ADC0832芯片

ADC0832具有以下特点：（1）8位分辨率;（2）双通道A/D转换;（3）输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；（4）5V电源供电时输入电压在0～5V之间；（5）工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；（6） 一般功耗仅为15mW；

引脚及功能:

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CS：片选使能，低电平有效

CH0：模拟输入通道0，或作为IN+/-使用 CH1：模拟输入通道1，或作为IN+/-使用 GND：芯片参考0电位(地) DI:数据信号输入，选择通道控制 DO:数据信号输出，转换数据输出 CLK:芯片时钟输入 VCC：电源输入

3.2 AT89S52简介

AT89S52美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及AT89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。单片机AT89S51强大的功能可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

图1 AT89S52

3.3 方案设计

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使用ADC0832 A/D转换器芯片设计数字电压表电路。该设计方案以单片机AT89S52为主控芯片，以ADC0832模数转换器芯片为核心转换模拟/数字量的芯片，组成数字电压表电路。该电路能准确地测出所被测有效电压值、附加四位显示功能，可精确到有效电压值为0.01V。

4 设计原理

4.1 硬件电路设计

该设计的硬件电路由主控部分(单片机AT89S51)、采集模拟量部分（A/D转换一路ADC0832）、显示部分（四位八段数码管）、电源部分由电脑USB（5V）供电4个部分组成。各部分之间相互协作，构成一个统一的有机整体，实现数字电压表的功能。各部分的硬件电路设计如下。设计总电路图见图6。

4.2 单片机AT89S52外围电路设计

（1）复位电路设计

MCS-51的复位输入引脚RST为MCS-51提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在MCS-51的时钟电路工作后，只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的操作，只要RST保持高电平，则MCS-51循环复位，只有单RET由高电平变成低电平以后，MCS-51才从0000H地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路如图2。

图2 复位电路

（2）外部晶振时钟电路设计

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MCS-51的时钟可以由两种方式产生，一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另外一种为外部方式，本论文根据实际需要和简便，采用内部振荡方式，MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成了一个自激振荡器。如图3

MCS-51虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件，所以实际构成的振荡时钟电路，外接晶振以及电容C1和C2构成了并联谐振电路接在放大器的反馈回路中，对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡频率的高低，振荡器的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性。晶振的频率可在1.2MHZ~12MHZ之间任选，电容C1和C2的典型值在20pf~100pf之间选择，由于本系统用到定时器，为了方便计算，采用了12MHZ的晶振，采用电容选择30pf。

图3

AT89S52具有在系统可编程功能，可以很方便的改写单片机存储器内的程序不需要把芯片中从工作环境中剥离，把AT89S ISP下载口接入电路，可使电路实现该功能。AT89S52需要接入一个普通12MHz晶振，为其提供稳定的时钟脉冲。该设计中有4个八段数码显示管LED，所以，在单片机AT89S52外围需要接入4个三极管来驱动数码显示管。单片机外围电路的设计图如下图4示：

图4 单片机外围电路

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4.3：ADC0832部分电路图

4.4 显示设计

八段数码显示管有两种，一种是共阳数码管，其内部是由八个阳极相连接的发光二极管组成；另一种是共阴数码管，其内部是由八个阴极相连接的发光二极管组成。二者原理不同但功能相同。本设计的时间显示选用4个共阳八段数码管LED，其外形和内部结构如图5所示

图5

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