基于51單片機(jī)的數(shù)字電壓表仿真設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)、A／D轉(zhuǎn)換器ADC0808和共陽極數(shù)碼管為主要硬件，分析了數(shù)字電壓表Proteus軟件仿真電路設(shè)計(jì)及編程方法。將單片機(jī)應(yīng)用于測(cè)量技術(shù)中，采用ADC0808將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，用AT89C51實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，通過數(shù)碼管以掃描的方式完成顯示。設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表可以測(cè)量0～5 V的電壓值，AT89C51為8位單片機(jī)，當(dāng)ADC0808的輸入電壓為5 V時(shí)，輸出數(shù)字量值為+4．99 V。本設(shè)計(jì)電路簡單、成本低、性能穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表；51單片機(jī)；ADC0808；數(shù)碼管LED

0 引言
隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測(cè)量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普遍。數(shù)字電壓表是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的電壓表。數(shù)字電壓表與模擬電壓表相比，具有讀數(shù)直觀、準(zhǔn)確、顯示范圍寬、分辨力高、輸入阻抗大、集成度高、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在電壓測(cè)量、電壓校準(zhǔn)中有著廣泛的應(yīng)用。本文采用ADC0808對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號(hào)，通過Proteus仿真軟件實(shí)現(xiàn)接口電路設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。
Proteus軟件是一種電路分析和實(shí)物模擬仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以進(jìn)行仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，是集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能強(qiáng)大，具有系統(tǒng)資源豐富、硬件投入少、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到廣大用戶的青睞。

1 系統(tǒng)概述
1．1 設(shè)計(jì)任務(wù)
利用單片機(jī)AT89C51與ADC0808設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，將模擬信號(hào)0～5 V之間的電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，以兩位數(shù)碼管顯示，并通過虛擬電壓表觀察ADC0808模擬量輸入信號(hào)的電壓值，LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的數(shù)值量。
1．2 總體方案
數(shù)字電壓表電路組成框圖如圖1所示。

本設(shè)計(jì)中需要用到的電路有電源電路、模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路等。設(shè)計(jì)中需要用到的芯片有AT89C51單片機(jī)、ADC-0808、74LS74、LED數(shù)碼管等。

2 數(shù)字電壓表的Proteus軟件仿真電路設(shè)計(jì)
待測(cè)電壓輸入信號(hào)在ADC0808芯片承受的最大工作電壓范圍內(nèi)，經(jīng)過模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換，通過單片機(jī)控制電路進(jìn)行程序數(shù)據(jù)處理，然后通過七段譯碼／驅(qū)動(dòng)顯示電路實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示輸入電壓。
硬件電路原理圖如圖2所示。