具有記錄功能的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

摘要：目前數(shù)字萬(wàn)用表已取代模擬萬(wàn)用表廣泛使用。普通數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)量電壓時(shí)，不能實(shí)時(shí)記錄電壓變化。設(shè)計(jì)出了一種基于單片機(jī)的具有記錄功能的簡(jiǎn)易電壓表，經(jīng)試用，該電壓表對(duì)于電壓的動(dòng)態(tài)測(cè)量采集取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換

0 引言

數(shù)字萬(wàn)用表作為電氣參數(shù)測(cè)量的必備工具已取代模擬萬(wàn)用表廣泛使用，但普通數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)量電壓時(shí)，反應(yīng)速度慢，不能實(shí)時(shí)記錄電壓變化，而具有存儲(chǔ)功能的數(shù)字示波器價(jià)格高體積大，使用不便。設(shè)計(jì)出了一種基于單片機(jī)的具有記錄功能的簡(jiǎn)易電壓表，經(jīng)試用，該數(shù)字式電壓表可用于電壓的動(dòng)態(tài)測(cè)量采集，并取得了較好的效果。該數(shù)字表稍加改進(jìn)可用于電流、電阻等參數(shù)的動(dòng)態(tài)測(cè)量采集。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由單片機(jī)、放大電路、LCD顯示模塊、按鍵和電源模塊。配通訊適配器，可通過RS232C接口與PC通訊，實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。

2 硬件設(shè)計(jì)

LCD顯示模塊采用LCD1602A。LCD1602A內(nèi)置字符發(fā)生器ROM，可提供160種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)字符，包括全部大小寫字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及日文片假名以及32個(gè)特殊字符或符號(hào)，容量為16×2字符，可據(jù)微處理器供電電壓選擇DC3.3V或DC5V供電方式。DC5V供電時(shí)工作電流2mA，適用于低功耗便攜式儀器儀表。LCD1602A引腳功能見表1，指令見表2。

單片機(jī)使用深圳宏晶STC12LE5A60S2，該型號(hào)單片機(jī)DC3.3V供電，內(nèi)部集成8路10位A/D，轉(zhuǎn)換速度達(dá)25萬(wàn)次/秒，用于外部電壓信號(hào)的采集；集成的1280字節(jié)RAM用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)，緩沖PC通訊數(shù)據(jù)；集成2路串行通訊接口，通過通訊適配器實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)通訊。

電源模塊采用鋰電池供電，通過穩(wěn)壓模塊LM1117實(shí)現(xiàn)DC3.3V輸出，為單片機(jī)和LCD液晶模塊提供電源。放大電路采用LM358設(shè)計(jì)的同相比例放大電路。通訊適配器采用MAX3232CPE制作，該芯片支持DC3V-5V工作電壓，可將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232C邏輯。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件由主程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序和串口通訊中斷服務(wù)程序構(gòu)成。主程序，流程圖如圖2所示，完成定時(shí)器、串行通訊口、LCD1602和ADC的初始化后，循環(huán)檢測(cè)用戶按鍵狀態(tài)并實(shí)事顯示測(cè)量電壓信息。用戶通過按鍵調(diào)節(jié)采樣頻率，確定是否將A/D數(shù)據(jù)上傳上位機(jī)。

定時(shí)中斷服務(wù)程序，流程圖如圖3所示，主要完成A/D的采集?？紤]到啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后需等待轉(zhuǎn)換完成，則設(shè)定A/D的讀取在下一次定時(shí)時(shí)間到時(shí)讀取，在上位機(jī)顯示界面中可以加時(shí)間修正。下位機(jī)由于采用LCD1602液晶，顯示刷新頻率不高，可以忽略這短暫延時(shí)。

串口通訊中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)與上位PC機(jī)通訊。由于采用RS232C接口，受通訊速率的影響，建議實(shí)時(shí)采樣頻率設(shè)定不高于500次/S。

4 結(jié)論

具有記錄功能的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)，不僅能夠記錄最近測(cè)量的數(shù)百次數(shù)值還能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送上位機(jī)動(dòng)態(tài)顯示和保存。