詳解基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原理

IN0-IN7：8條模擬量輸入通道 。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0-5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大;輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。

地址輸入和控制線：4條 。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0-IN7上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸出及控制線：11條 。ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零;下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束;否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù);OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7-D0為數(shù)字量輸出線。

CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為1MHZ，VREF(+)，VREF(-)為參考電壓輸入。

3.5 ADC0809應(yīng)用說明

ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)。

3.6 ADC0809工作原理

8路模擬信號(hào)由ADC0809的IN0～I(xiàn)N7端輸入，AT89S51單片機(jī)的ALE端口輸出的脈沖信號(hào)送ADC0809的10腳作為ADC的時(shí)鐘信號(hào)(產(chǎn)生CLK信號(hào)的方法就得用軟件來產(chǎn)生)。A/D轉(zhuǎn)換完成之后，從EOC端返回AT89S51一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，單片機(jī)隨即用信號(hào)將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸出從D0～D7端經(jīng)P0口數(shù)據(jù)總線讀入自己的存儲(chǔ)器中。A/D轉(zhuǎn)換過程全部結(jié)束。再經(jīng)軟件程序轉(zhuǎn)換成a～g 7段碼輸出，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。各位數(shù)碼管由位控信號(hào)P3.0、P3.1、P3.2、P3.3控制，由74LS245反相驅(qū)動(dòng)將依次巡回點(diǎn)亮數(shù)碼管。

3.7 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用了上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，上電自動(dòng)復(fù)位是再加電瞬間電容通過充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.2所示。在充電瞬間，電容C通過復(fù)位電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，以復(fù)位。只要電源VCC的上升時(shí)間不超過1MS,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，既接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化，手動(dòng)復(fù)位是通過按鈕實(shí)現(xiàn)的。

圖3 復(fù)位電路

3.8 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)

任何一塊單片機(jī)的正常工作都離不開時(shí)鐘信號(hào)，本設(shè)計(jì)中利用8951內(nèi)部的高增益反相放大器，外加石英晶體以及兩個(gè)電容就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。給單片機(jī)提供了時(shí)鐘信號(hào)，保持單片機(jī)按正常的時(shí)序工作。

圖4 時(shí)鐘電路