詳解基于單片機的數(shù)字電壓表的工作原理

IN0-IN7：8條模擬量輸入通道 。ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0-5V，若信號太小，必須進行放大;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，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(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)換啟動信號，當(dāng)ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零;下跳沿時，開始進行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。當(dāng)EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束;否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(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為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，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單片機直接相連。 初始化時，使ST和OE信號全為低電平。送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機。

3.6 ADC0809工作原理

8路模擬信號由ADC0809的IN0～IN7端輸入，AT89S51單片機的ALE端口輸出的脈沖信號送ADC0809的10腳作為ADC的時鐘信號(產(chǎn)生CLK信號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AT89S51一個轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，單片機隨即用信號將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LED數(shù)碼管。各位數(shù)碼管由位控信號P3.0、P3.1、P3.2、P3.3控制，由74LS245反相驅(qū)動將依次巡回點亮數(shù)碼管。

3.7 復(fù)位電路的設(shè)計

本設(shè)計采用了上電自動復(fù)位和手動復(fù)位，上電自動復(fù)位是再加電瞬間電容通過充電來實現(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的上升時間不超過1MS,就可以實現(xiàn)自動復(fù)位，既接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化，手動復(fù)位是通過按鈕實現(xiàn)的。

圖3 復(fù)位電路

3.8 時鐘電路的設(shè)計

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

圖4 時鐘電路