基于ADC0809和AT89S52单片机的数字电压表的设计

1.引言

本设计待测的输入电压为8路，电压范围为0~5V,使用目前广泛使用的AT89S52来做控制系统，用ADC0809来进行模拟电压的采集及模数转换，实现采集8路数据，并将结果在四位一体数码管上进行滚动显示或单独显示的功能，测量的最小分辨率为0.019V.

2 硬件设计

2 . 1 系统构成

该系统主要包括几大模块：数据采集模块、A/D转换模块、控制模块、显示模块、按键模块等。采用AT89S52作为控制模块，A/DC0 8 0 9作为A/D转换模块的核心，ADC0809本身具有8路模拟量输入端口，通过C、B、A,3位地址输入端，能从8路中选择一路进行转换。如每隔一段时间依次轮流改变3位地址输入端的地址，就能依次对8路输入电压进行测量。LED数码管的显示采用软件译码动态显示，通过按键模块的操作可以选择8路循环显示，也可以选择某条单路显示。

2 . 2 数据采集电路

数据采集电路是系统的主要组成部分，ADC0 8 09具有8路模拟量输入通道IN0~IN7,通过3位地址输入端C、B、A（引脚23~25）进行选择。引脚22为地址锁存控制端ALE,当输入为高电平时，C、B、A引脚输入的地址锁存于ADC0809内部锁存器中，经内部译码电路译码选中相应的模拟通道。引脚6为启动转换控制端START,当输入一个2 μ s宽的高电平脉冲时，就启动ADC0809开始对输入通道的模拟量进行转换。引脚7为A/D转换器，当开始转换时，EOC信号为低电平，经过一段时间，转换结束，转换结束信号EOC输出高电平，转换结果存放于ADC0809内部的输出数据寄存器中。引脚9脚为A/D转换数据输出允许控制端OE,当OE为高电平时，存放于输出数据锁存器中的数据通过ADC0809的数据线D0~D7输出。引脚10为ADC0809的时钟信号输入端CLOCK.在连接时，ADC0809的数据线D0~ D7与AT89S52的P1口相连接，ADC0809的地址引脚、地址锁存端ALE、启动信号START、数据输出允许控制端OE分别与AT89S51的P3口相连接，转换结束信号EOC与AT89S52的P3.2相连接。时钟信号输入端CLOCK信号，由单片机的地址锁存信号ALE得到，采集电路如图1所示。

图1 数据采集电路

3 软件设计

3 . 1 主程序

主程序包含初始化部分，调用A/D转换子程序和调用显示子程序，如图2所示。

图2 主程序流程图

初始化部分包含存通道数据缓冲区初始化和显示缓冲区初始化。另外，对于单路显示和循环显示，系统设置了一个初始标志位。

初始化时标志位设置为0,默认为循环显示，当它为1时，则单路显示，标志位通过外部按键控制。

3 . 2 数据处理子程序

ADC0809转换之后输出的结果是8位二进制数。由公式（1）可知，当ADC0809输出为（111111111）时，输入电压值VI=5.00V;当ADC0809输出为（00000000）时，输入电压值为VI=0.00V;当ADC0809输出为（10000000）时，输入电压值VI=2.50V.由于单片机进行数学运算时结果只取整数部分，因此当输出为（10000000）时计算出的电压值VI=2.00V,很不准确。为了提高精确度，必须把小数部分保留，具体方法是：如果小数点后保留两位，在运算的时候分子乘以100,保留三位就乘以1000.本设计是在小数点后保留两位，运算方式如公式（2）。

VI=Dout /255×5 （1）

VI=Dout/255×5×100=Dout×100/51 （2）

由式（2）可知当ADC0809输出为（10000000）时，单片机运算结果为250.然后由单片机将250除以10得到商为25,余数为0,再将25除以10得到商为2,余数为5.由此得到较为精确的数值。

4 结语

本设计是基于ADC0809设计的电压检测装置。采用AT89S52单片机进行数据控制、处理，结构简单，元件较少，成本较低，软件采用C语言实现，程序简单可读写性强，效率高。能够实现八路待测电压测量，还能够自由选择要测量的通道，与传统的电路相比，具有方便操作、处理速度快、稳定性高、性价比高的优点，具有一定的使用价值。