基于微控制器的數字電壓表設計方案，使用8051微控制器的數字電壓表的實現方法

數字電壓表是一種測量電信號電壓的電子儀器。它用于各種應用，包括電子、電力系統和自動化領域。在本文中，我們將討論使用8051微控制器的數字電壓表的實現。

8051微控制器是一種廣泛使用的微控制器，適用于各種應用。它具有 4KB 片上 ROM、128 字節片上 RAM、32 個 I/O 引腳和一個 16位定時器。微控制器可以用匯編語言或高級語言（如C）進行編程。

該微控制器具有多種特性，非常適合用作數字電壓表，例如內置ADC（模數轉換器）和8位定時器。

所需組件

要使用 8051 微控制器構建數字電壓表，我們需要以下組件：

8051微控制器（AT89C51）。

LCD 顯示屏 –（7 段 4 位）。

模數轉換器（ADC0804 IC）。

電壓傳感器（25V）。

電池或直流適配器。

微控制器編程板。

晶體振蕩器 = 12MHz。

3 個電阻數 = 10kΩ。

4 個電容器 = 2 個 33pF，1 個 150pF，第四個為 10μF/16V。

電路圖

電路概述：

使用8051微控制器的數字電壓表電路由多個組件組成，例如8051微控制器、LCD顯示器、分壓器網絡和一些其他無源組件。分壓器網絡用于將電壓降低到微控制器可以讀取的水平。

分壓器電路（ADC0804 IC）

分壓器電路用于將輸入信號的ADC范圍增加到25V或將輸入電壓降壓到安全水平，這可以通過微控制器進行測量。電位器用于調節電壓表的電壓范圍。ADC用于將模擬電壓信號轉換為數字信號，并可顯示在LCD顯示屏上。

分壓器電路由兩個電阻R1和R2組成，串聯連接。輸入電壓施加在R1和R2的串聯組合上，輸出電壓施加在R2上。R2與（R1+R2）之比決定了輸出電壓。我們可以通過改變R1和R2的值來調整輸出電壓范圍。

ADC通過將輸入電壓與基準電壓進行比較，將模擬電壓信號轉換為數字信號。ADC的分辨率取決于轉換器中使用的位數。例如，8位ADC可以測量0-5V的電壓范圍，每步分辨率為19.53
mV。

數字電壓表的軟件是用匯編語言或C語言編寫的。該軟件從ADC讀取電壓信號，將其轉換為數字值，并將其顯示在LCD顯示屏上。該軟件還可以編程以實現其他功能，例如峰值電壓測量、電壓平均和電壓記錄。

總而言之，使用8051微控制器的數字電壓表是一種簡單且經濟高效的解決方案，用于測量各種應用中的電壓信號。它需要一個分壓器電路、一個ADC、一個電位計和一個LCD顯示器。微控制器可以用匯編語言或C語言進行編程，以實現其他功能。

電路工作：

分壓器網絡由兩個串聯電阻組成。其中一個電阻器是電位計，可以調節以校準電壓表。分壓器網絡的輸出連接到微控制器的模擬輸入引腳。微控制器使用其內置ADC將模擬電壓轉換為數字值。

然后，數字值顯示在LCD顯示屏上。LCD顯示屏通過數字接口連接到微控制器。微控制器將數字值發送到LCD顯示屏，然后LCD顯示屏以可讀格式顯示。

微控制器的編程包括初始化ADC，讀取模擬電壓，將其轉換為數字值，然后將其發送到LCD顯示器。微控制器持續讀取電壓并更新顯示。

如何為數字電壓表編程微控制器AT89C51？

上述過程概述了測試已編程和構建的電路的步驟（電路圖和項目代碼如下所述）。以下是比較和更詳細解釋的步驟：

將程序刻錄到 AT89C51 微控制器：此步驟涉及使用程序員將編譯的程序代碼傳輸到微控制器。程序代碼通常用編程語言（如 C
或匯編語言）編寫。程序代碼包含微控制器為執行所需功能而執行的指令。

連接電路：將程序刻錄到微控制器上后，可以使用電路圖作為指導組裝電路。該電路包括at89c51微控制器、電壓傳感器和顯示元件。應小心連接，以確保電路接線正確且所有組件均正確供電。

連接電壓源：電壓源連接到電壓傳感器的輸入端。確保最大模擬輸入電壓小于25V DC以防止損壞電路非常重要。

連接數字萬用表：數字萬用表連接到電壓傳感器的輸入端子。萬用表用于驗證LCD和萬用表上顯示的電壓讀數是否相同或非常相似。

打開電路板電源：電路的電源已打開。這為微控制器和電路的其他組件提供電源。

觀察顯示：LCD和數字萬用表顯示器應顯示相同或非常相似的電壓讀數。這表明電壓表工作正常。

改變輸入電壓：如果可能，可以緩慢改變輸入電壓，以驗證電壓表是否繼續顯示準確的讀數。

關閉電路板電源：關閉電路的電源以關閉組件的電源。
編程代碼：

#include
#define lcd P3
#define dat P2
sbit rs=P1^6;
sbit e=P1^7;

void delay (int);
void display (unsigned char);
void cmd (unsigned char);
void init (void);
void string (char *);
void intro (void);
char i=0;

void delay (int d)
{
unsigned char i=0;
for(;d >0;d--)
{
for(i=250;i >0;i--);
for(i=248;i >0;i--);
}
}
void cmd (unsigned char c)
{
lcd=c;
rs=0;
e=1;
delay(10);
e=0;
}
void display (unsigned char c)
{
lcd=c;
rs=1;
e=1;
delay(10);
e=0;
}
void string (char *c)
{
while(*c)
{
display(*c++);
}
}
void init (void)
{
cmd(0x38);
cmd(0x01);
cmd(0x0c);
cmd(0x80);
}
void intro (void)
{
string(" Electronics ");
cmd(0xc0);
string(" Hub ");
delay(2000);
cmd(0x01);
string(" Digital ");
cmd(0xc0);
string(" Voltmeter ");
delay(2000);
cmd(0x01);
cmd(0x80);
}

void main()
{
unsigned int temp=0;
unsigned int temp1=0;
float val=0.0;

init();
intro();
dat=0xff;
while(1)
{
if(i==0)
{
string(" Volts - ");
i++;
}
val=dat*0.02; // 0.02 is resolution of adc
val=val/0.2; // 0.2 is nothing but (R2/(R1+R2)) resistor values in the voltage sensor
cmd(0x89);
if((val >=1.0) && (val< 10.0)) { display(' '); temp=val*1000; temp1=((temp/1000)+48); display(temp1); display('.'); temp1=(((temp/100)%10)+48); display(temp1); } else if((val >=10.0) && (val< 100.0))
{
temp=val*100;
temp1=((temp/1000)+48);
display(temp1);

temp1=(((temp/100)%10)+48);
display(temp1);

display('.');

temp1=(((temp/10)%10)+48);
display(temp1);
}
else
{
display(' ');
string("0.0");
}
delay(1000);
}
while(1);
}

使用8051微控制器的數字電壓表的優點：

1.數字電壓表比模擬電壓表更準確，更精密。

2. 微控制器可以編程為執行除測量電壓之外的其他任務。

3.數字顯示易于閱讀和解釋。

4.電路簡單，建造成本低廉。

5.電壓表可以使用電池供電，便于攜帶，易于現場使用。

局限性

該電路只能用于測量低壓應用（高達25V）。

模擬電壓的輸入信號應在0V至5V之間。

該系統在任何給定時間只能測量單個模擬輸入值。