液晶顯示數字電壓表的設計

摘要：在現代檢測技術(shù)中，常常需要用數字電壓表進(jìn)行現場(chǎng)檢測，將檢測到的數據送入到微計算機系統，完成計算、存儲、控制和顯示等功能。因此，設計了一種實(shí)用的液晶顯示數字電壓表，其不僅能夠對直流電壓進(jìn)行測量，還可以方便地進(jìn)行量程的自動(dòng)轉換、與計算機通信等功能，并在液晶顯示器上顯示。該液晶顯示數字電壓表采用AT89S52單片機為控制平臺，重點(diǎn)設計了量程自動(dòng)轉換、A／D轉換和液晶顯示等硬件功能電路和系統軟件?，F場(chǎng)實(shí)驗顯示，該液晶顯示數字電壓表具有轉換速度快、可靠性高、性能穩定等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的使用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：數字電壓表；單片機；量程自動(dòng)轉換；A／D轉換器；液晶顯示

0 引言
隨著(zhù)電子科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，電子測量也變得越來(lái)越普遍，并且對測量的功能要求也越來(lái)越高，所以數字電壓表就成為一種必不可少的測量?jì)x器。數字電壓表(Digital Voltmeter)簡(jiǎn)稱(chēng)DVM，它是采用數字化測量技術(shù)，把連續的模擬量(直流輸入電壓)轉換成不連續、離散的數字形式并加以顯示的儀表。與傳統的模擬式電壓表相比，具有顯示清晰直觀(guān)，讀數準確，測量范圍廣，擴展能力強等優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示數字電壓表是將連續的模擬量，如直流電壓，轉換成不連續的離散的數字形式，并在液晶顯示器上顯示出來(lái)，這有別于傳統的以指針加刻度盤(pán)進(jìn)行讀數的方法，避免了讀數的視差和視覺(jué)疲勞。

1 數字電壓表的整體設計及原理
1．1 數字電壓表的設計要求
數字電壓表的基本要求是在不降低測量精度的條件下實(shí)現量程的自動(dòng)轉換。因此在設計電路時(shí)需要考慮以下幾個(gè)方面的要求：
(1)輸入值量程判斷器的要求
輸入值量程判斷器應具備對最大量程的上限和最小量程的下限的判斷能力。由于被測范圍較大，因此既要求在高待測量值輸入時(shí)不對小量程電路造成沖擊，又要求在超量程時(shí)對量程轉換電路進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉。當輸入量程低于表內的測量精度時(shí)，也要求將量程選擇器關(guān)閉。所以，輸入值量程判斷器不僅對是否超過(guò)最大量程能夠判斷，對是否小于最小量程的精度也應有判斷能力。
(2)電路安全要求
在本設計中，利用傳輸的延時(shí)，對檔位進(jìn)行從關(guān)閉測量到最大量程檔位向低量程檔位逐級下降直至到適當檔位的轉換，這樣就使得電路在測量完高待測量值后就能順利地進(jìn)行對最低待測量值的測量。
(3)成本及功耗問(wèn)題
由于輸入值量程判斷器所判斷出的值不是用來(lái)測量，而是用于轉換量程檔位，所轉換出的數值不需要十分精確，故其電路功耗可按儀表需要選擇適當的芯片。
1．2 電壓表的整體設計
數字電壓表整體結構設計如圖1所示，主要分為微控制器、A／D轉換模塊、量程自動(dòng)轉換模塊、LCD液晶顯示模塊、串口通信模塊、時(shí)鐘電路和復位電路等部分來(lái)設計。主要用軟件編程的方式檢測輸入信號的大小來(lái)實(shí)現數字電壓表的量程自動(dòng)轉換功能。

2 系統的硬件設計
2．1 控制中心電路設計
控制中心整合處理各功能模塊，是整個(gè)設計的核心。如圖2所示?？刂浦行奈⒖刂破鞑捎玫氖茿T89S52單片機，其對于多量程電路的測量有著(zhù)不可比擬的性?xún)r(jià)比，而且操作簡(jiǎn)單，特別是與ADC0809構成的電壓采集電路，反映時(shí)間短，能夠有效地將模擬電壓數據在LCD上顯示出來(lái)。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。