(3) 提高测速,强化扩展,加强抗干扰;
目前的数字仪表不光可以测量电压亦有数字多用表可以满足多种测量需求,另外相比传统指针电表测量速率亦提升不少这也取决于A/D转换器的转换速率,转换速率越大那测量周期就越短,测速便相应提高,另外数字仪表还有数字滤波等抗干扰能力。
(4) 提升分辨率,扩大测量范围;
数字表的分辨率即是刻度的最小值(0除外)与最大值的比值,如今某些电压表已经可以测量1kV的直流电压,这是传统表所不能比的。
(5) 实现微型化,简单化,多样化,智能化 。
如今多数数字表都利用CMOS集成电路因此功耗低且微型,读数操作更为方便。
1.3 本设计完成工作
(1)了解51单片机结构以及软硬件调试方法;
(2)熟悉集成环境利用C语言编写工程文件;
(3)构建硬件电路设计框架并完成最小系统设计;
(4)测量0-5V范围电压值。
1.4 本章小结
本设计根据当前时代背景发展与时俱进,采用STC89C52单片机作主控制器设计数字电压表,STC89C52是宏晶科技推出的新一代抗干扰强/功耗低/高速的单片机,相关指令与传统系列单片机完全兼容,利用CMOS集成电路因此功耗低读数也方便,因此方案总体来说是切实可行的。在电压表设计上进一步进行软硬件的设计。针对各自然因素对软硬件的影响采取相对的抗干扰措施[2]。
2 STC89C52单片机制电压表设计方案
以STC89C52单片机为中心,ADC0832转换采集电压,电源模块供电,时钟电路以及复位电路,电压输入电路,显示电路通过数码管显示数值。具体框架如下图2-1。
图2-1 系统总体框架
2.1 硬件设计
2.1.1 电源模块
4.5V电压(1.5V干电池3节)做为供给,为单片机供电。通过多次测试,完全能保证该电压在供给单片机的稳定工作,并且电池更换也很方便。(关于电源供给之前也曾考虑利用5v蓄电池做电源,其拥有稳定的电压输出性能但由于其体积过大而放弃。)
2.1.2 主控制器模块
主控制器设计之初时考虑的是两种方案,一是利用可编程逻辑器件CPLD,因其稳定性高,体积小,逻辑功能强等优点很适合做控制器,二则是利用STC89C52作为控制中心。然而在考虑过后还是选择了STC89C52,CPLD虽功能丰富强大但所设计电路逻辑功能并不复杂,再者从经济的角度来讲也不是非常合算因此放弃CPLD,最终采用STC89C52单片机。STC89C52单片机作为控制中心,数据则以ADC8032进行采集从而转换数码,这样既方便又快捷。进而发挥单片机资源丰富(有3个定时器,多了个T2定时器,相应的增加了定时器2中断)、有较为强大的控制功能(ET2、T2等控制器)以及价格低廉、可位寻址操作(I/O口均可按位寻址)功能等优势。[3]其程序空间可达8K,因此对于本设计来说是完全无碍的,并且其价格也是非常的低廉,性价比是非常高的。
单片主控电路如下图2-2
图2-2 单片主控电路
2.1.3 转换模块
本次设计在考虑模块时也在ADC0832以及ADC0809之间做出抉择,串行的0832与并道的0809差别就在于侧重点的不同,对于低变化的信号来说0832是非常占优势的,电路简单且廉价,性价比高,而对于0809来说速度很快不易失真但电路复杂且价格较贵,通常的话对声音这种类型的采样用0809才会比较合算,所以相比之下我更偏向于ADC0832作转换模块。
2.2 硬件实现及单元电路设计
2.2.1 单片机的时钟电路与复位电路设计