基于51單片機的數字電壓表仿真設計

摘要：設計采用AT89C51單片機、A／D轉換器ADC0808和共陽極數碼管為主要硬件，分析了數字電壓表Proteus軟件仿真電路設計及編程方法。將單片機應用于測量技術中，采用ADC0808將模擬信號轉化為數字信號，用AT89C51實現數據的處理，通過數碼管以掃描的方式完成顯示。設計的數字電壓表可以測量0～5 V的電壓值，AT89C51為8位單片機，當ADC0808的輸入電壓為5 V時，輸出數字量值為+4．99 V。本設計電路簡單、成本低、性能穩定。
關鍵詞：數字電壓表；51單片機；ADC0808；數碼管LED

0 引言
隨著電子科學技術的發展，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因為電壓的測量最為普遍。數字電壓表是采用數字化測量技術設計的電壓表。數字電壓表與模擬電壓表相比，具有讀數直觀、準確、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，可擴展能力強等特點，因此在電壓測量、電壓校準中有著廣泛的應用。本文采用ADC0808對輸入模擬信號進行轉換，控制核心AT89C51單片機對轉換的結果進行運算和處理，最后驅動輸出裝置顯示數字電壓信號，通過Proteus仿真軟件實現接口電路設計，并進行實時仿真。
Proteus軟件是一種電路分析和實物模擬仿真軟件。它運行于Windows操作系統上，可以進行仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，是集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能強大，具有系統資源豐富、硬件投入少、形象直觀等優點，近年來受到廣大用戶的青睞。

1 系統概述
1．1 設計任務
利用單片機AT89C51與ADC0808設計一個數字電壓表，將模擬信號0～5 V之間的電壓值轉換成數字量信號，以兩位數碼管顯示，并通過虛擬電壓表觀察ADC0808模擬量輸入信號的電壓值，LED數碼管實時顯示相應的數值量。
1．2 總體方案
數字電壓表電路組成框圖如圖1所示。

本設計中需要用到的電路有電源電路、模／數轉換電路、單片機控制電路、顯示電路等。設計中需要用到的芯片有AT89C51單片機、ADC-0808、74LS74、LED數碼管等。

2 數字電壓表的Proteus軟件仿真電路設計
待測電壓輸入信號在ADC0808芯片承受的最大工作電壓范圍內，經過模／數轉換電路實現A／D轉換，通過單片機控制電路進行程序數據處理，然后通過七段譯碼／驅動顯示電路實現數碼管顯示輸入電壓。
硬件電路原理圖如圖2所示。