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单片机干货，简易数字电压表的设计与制作（C语言版）

电压表的使用十分广泛，传统的模拟电压表反应速度慢，读数麻烦并且误差较大，现在已经广泛使用数字电压表。本文介绍一款简易数字电压表的设计制作过程，基于入门级51单片机——STC89C52RC ，以ADC0831 为模数转换电路实现被测电压的数据采样，当然还要有显示电路，由四位数码管构成，该数字电压表能够测量0－5V之间的直流电压值。

原理图大体分为四个部分，左上角的是单片机最小系统，这个就无须赘述了，相信任何一本单片机教程都会讲到；左下角的是供电部分，也很简单，如果取电脑的USB电源供电，那几个滤波电容式可以省去不要；右上角的是显示电路，典型的数码管驱动电路，下面四个三极管做位选通，段码管脚接单片机P2端口；右下角就是ADC0831电路，通过CLK和SDO与单片机相连，一个时钟信号，一个串行数据。也许需要多啰嗦几句的，就是ADC0831了。

ADC0831

照顾一下英文不太好的同学，图上面英文字的大概意思是：ADC0831 单路差分输入双列直插封装。典型电路如下，

ADC0831一共八个脚，VCC和GND不用说，Vref作为参考电压接VCC，待测模拟信号以差动形式输入，可将其中一根线直接接地，另一个线做输入。转换后的数字信号由SDO串行输出，CLK提供时序。CS片选。硬件还是很简单的吧。ADC0831与单片机的通信依据下面这张时序图。

读懂时序图

拿到一张时序图，首先找片选信号，这里也就是CS, 片选信号一般都是低电平有效，当CS拉低后，芯片才开始工作。程序要严格按照时序图编写，这里在拉低CS前应先置低CLK。也就是先置低CLK，nop一会；然后拉低CS片选，nop一会；然后置高CLK，nop一会，然后再置低CLK，nop一会，这样才把CLK第一个脉冲走完，注意这时还没开始读数据，数据是从CLK第二个脉冲信号下降沿开始一个位（bit）一个位读取的。函数如下。

时序图常会见到MSB和LSB，分别是Most Significant Bit（最高有效位）和Least Significant Bit（最低有效位）的缩写。ADC0831的时序图先出现MSB，表示随着时钟脉冲先读出来的是字节的高位。

ADC0831读取的模数转换结果是一个字节大小（Byte）的无符号数，这个数的范围是0~255。对应的电压信号范围是0~5V。那么这里就需要有一个映射函数了，也就是从adc0831的返回值映射到对应的电压。这个函数起名叫map()再好不过了。

下面这幅图可以直观的阐述其转换原理，原理非常简单，就是等比较变换：

转换关系为t = adv/51，那么乘以100是什么意思呢？是为了扩大100倍，去掉小数点，方便数码管显示函数的编写。诺，下面就讲到了。

显示函数就很简单了，完全根据数码管动态显示原理，简单调试即可完成。注意函数参数是一个u16（unsigned int）整型数，这也是前面map函数里需要乘100的原因，单片机处理整数的速度要比处理浮点数快得多，浮点数能不用就不用。在显示函数里，在正确的位置把小数点点亮即可。代码如下：

下面是延时函数，

延时函数：

主函数：

全局定义：

作品效果图：

元器件装配图

元器件清单

名称标号 标称值 封装数量电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8200直插式8电阻R9、R10、R11、R12、R201K直插式5三极管Q1、Q2、Q3、Q49012直插式4单片机U1STC89C52直插式1IC锁座TEXTQOL40脚直插式1发光二极管D3绿φ5直插式1电容C122uF直插式1电容C2470uF直插式1电容C3、C4、C50.1uF直插式3电容C6、C730pF直插式2接线端子排P22脚直插式1USB端子P16脚直插式1晶振Y112MHz直插式1ICU2ADC0831直插式1IC插座8脚直插式1数码管U34联排（共阳）直插式1二极管D1、D21N4148直插式1按键RESET4脚直插式1

基于51单片机数字电压表

昨天查看公众号私信，发现有小伙伴想要数字电压表的仿真，今天就分享一个之前在网络上搜集到的仿真。基于51单片机的数字电压表。

电压表是测量电压的一种仪器。传统的指针式电压表和电流表都是根据一个原理就是电流的磁效应。电流越大，所产生的磁力越大，表现出的就是电压表上的指针的摆幅越大，电压表内有一个磁铁和一个导线线圈，通过电流后，会使线圈产生磁场，线圈通电后在磁铁的作用下会发生偏转，这就是电流表、电压表的表头部分；现在我们使用较多的是数字电压表，数字电压表的主要工作原理是利用模数转换器，将待测的模拟电压信号转换成为数字信号，然后对数字信号进行处理并通过数码管或LCD等显示装置显示出来。数字式电压表显示的测量结果更加直观。

简单的介绍了一下电压表以后，接下来直接上仿真图。

单片机依旧是AT89C51。该仿真制作的数字电压表的量程为0到5v，由于用到的模数转换芯片是ADC0809，设计系统给的供电电压为+5v。同时设计的精度为小数点后两位，满足要求的两位小数的精度。显示部分使用的是LCD1602。

ADC0809是8位逐次逼近型模数转换器。转换时间为100微秒。具有8个模拟量输入端口，可以通过数字控制引脚对8个输入端口进行选择。

下面说明各引脚功能：

IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入端，产生一个正脉冲以锁存地址。START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。EOC：A/D转换结束信号，输出端，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一+5V。GND：地。

下面运行仿真，看一下仿真的动态效果。