此數字電壓表，利用A/D轉換原理將被測模擬量轉換成數字量，并通過控制系統用數字方式顯示測量結果。本設計采用AT89C51單片機，ADC0809進行模/數轉換，能夠測量8路0～5V的輸入電壓值，可用四位LED數碼管輪流或單路顯示測量結果。其最小分辨率約為0.019V，測量誤差小于0.02V。

一、系統簡介

本系統分為主控電路、顯示電路、A/D轉換電路、鍵盤控制電路、電源電路及復位電路等，系統框圖如右圖所示。

二、硬件電路設計

本系統采用AT89C51單片機作為控制核心，對8路模擬電壓信號經8位A/D轉換芯片ADC0809轉換成數字信號后，送單片機進行處理，然后通過數碼管顯示其電壓值。電路原理見上圖。

ADC0809有8路模擬輸入口IN0～IN7,通過地址線(23)～(25)腳選擇其中一路進行A/D轉換。

(22)腳為地址鎖存控制，高電平有效。⑥腳為測試控制，當輸入一個2μs正脈沖時，啟動A/D轉換。⑦腳為A/D轉換結束標志，當A/D轉換結束時，⑦腳輸出高電平。⑨腳為A/D轉換數據輸出允許控制端，當⑨腳為高電平時，A/D轉換數據從MSB2-1～MSB2-8輸出。⑩腳為時鐘輸入端，利用單片機ALE腳的六分頻再通過74LS74構成的四分頻得到500kHz時鐘。

AT89C51的P2、P0.4～P0.7口作為數碼管顯示控制，采用動態顯示方式顯示測量的數字電壓值和通道號。P0.0口用作單路顯示/循環顯示轉換按鈕，P0.1口用作單路顯示時通道選擇按鈕。

P1口作A/D轉換數據輸入，P3.0-P3.6口用作ADC0809的控制。

三、系統軟件設計

本系統軟件由顯示控制子程序、顯示數據處理子程序、8路電壓采集子程序、鍵盤處理子程序等組成，采用匯編語言編程。

1.主程序流程如左圖所示。

2.顯示控制子程序

測量的A/D轉換數據放在RAM70H～77H中，測量數據轉換成的BCD碼放在7AH～7DH中。

20H.0為顯示方式標志位，21H存放通道標志數。R4用作8路循環控制，R0用作顯示通道原始數據地址指針，R1為處理后的四位顯示數據地址指針。程序通過測試20H.0來確定采用8路循環顯示還是單通道顯示。循環顯示時每通道顯示約2s。數字電壓值是通過查表方式采用動態掃描法實現的。其程序流程如中圖所示。

3.鍵盤處理子程序

本設計采用2個功能鍵和1個硬復位鍵。2個功能鍵接在P0.0與P0.1口上。對功能鍵的處理采用測試端口并設置標志的方法，使用了延時去抖處理。鍵盤按下時，還可以顯示通道號碼，松開后才顯示測量電壓值。循環顯示時，通道號顯示為“0”；單通道顯示號碼為0～8。

4.八路電壓采集子程序

單片機為ADC0809提供所需的控制時序，采集到的八路電壓數據分別存放在單片機RAM70H～77H中。程序流程如下圖。

5.顯示數據處理子程序

放在AT89C5170H～77H中的對應電壓值數據必須轉換成相應的BCD碼后才能送數碼管顯示。由于本系統中ADC0809的參考電壓VREF=VCC，所以最大測量電壓5V所對應的二進制數就是FFH,而每伏電壓對應的二進制數為33H。其處理方法是，用轉換后的數據除以33H,得到的商即為電壓值的個位數。余數×5后再除以33H得到的商×2即為電壓值的十分位數。所余之數×2后再進行一次×5÷33H得到的商×2即為電壓值的百分位數。同理可得到千分位數。最后進行四舍五入處理，若千分位處理后的余數大于19H即千分位加1。四舍五入處理后需要對各位進行進位調整。調整后的個位、十分位、百分位、千分位分別存入7AH～7DH中。