片机电压检测实验平台的设计与实现

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1、万方数据科技信息计算机与网络基于单毙相电压楦测实验平台昀设计与实坝淮安信息职业技术学院苏红艳甘本鑫[摘要]为了能够融会贯通所学电子技术和单片机知识，设计开发了适合学生学习的基于单片机的电压测量的实验平台。从实验平台硬件电路设计和单片机软件系统设计两个主要方面对设计进行了深入的分析。介绍了实验平台由220V市电转换成被测电压信号的过程及电路以及信号通过A／D转换器MCl4433接入单片机进行按键控制和LED显示的过程，实现了单片机测量直流电压并显示，并且该实验平台在学生的学习实践中取得了良好效果。[关键词]单片机电压测量试验平台A／

2、D转换器O．引言目前，在高等院校中使用的电子单片机实验实训设备平台非常的多，但大多处在对所学知识独立应用的层面，为了能够融会贯通所学电子技术和单片机知识，设计开发了适合学生学习的基于单片机的电压测量的实验平台。在设计中首先考虑为学习和应用性，其次考虑设计成本和设计的精度。1．硬件系统平台的设计1．1硬件平台总体设计本设计是要对该交流电路的电压参数进行监测本章主要介绍项目化教学实验平台的各个主要组成部分的基本原理、基本电路分析。单片机监测电路硬件设计以监测的参数要求为依据，结合理论课程学习内容的特点，不追求过高的性能指标，达到学习和

3、研究单片机开发的目的，寻求最简最优的设计方案。图1电压检测实验平台系统框图1．2被测电压信号产生电路的设计单片机电压检测综合实验平台，在设计中被测电压信号由市电220V，50Hz的交流信号经过变压、整流、滤波转换得到的。如图2所示，被测电压信号产生的电路框图，是将一个220V的市电交流电源通过变压器转换成一个15V的交流信号源作为被研究的对象(待测信号源)。为了能够适合A／D转换电路的输入要求，再将信号源经过一个1110的分压电路进行分压，经过精密整流电路整流再经LC滤波电路滤波输出待测的直流电压信号。图2被测电压产生电路框图1．

4、3A／D转换与单片机接口电路的设计MCl4433为单路的A／D转换器，被测信号通过b1C14433的第三脚电压的输入端输入，经A／D转换后MCl4433的DS3、DS2、DSl和DS0分别为显示千、百、十和个位数时的选通信号，D8、D4、D2和D1分别为输出相应选通位时的8421一BCD码，最大为9，最小为O，其中在显示到千位数时只有个位有效，为1或0。因MCl4433其经MD转换后其D8、D4、D2和D1分别为输出相应选通位时的8421一BCD码，在显示是可以直接采用工作台上的六个LED数码管动态扫描显示器来显示。直接显示相对单

5、片机控制显示的节约了硬件资源，但也存在一些不足：(1)不能超量程测量。(2)不能进行实时的控制。(3)不能测量显示电压的极性。考虑到在本设计主要是提供学生单片机学习综合应用的平台，在设计中采用单片机控制输出显示，在此部分测量电压电流的电路中将MD转换数据经单片机读入进行存储，控制输出六个LED数码管动态扫描显示器来显示。如图4所示，单片机读人数据进行存储，是通过DS3、DS2、DSl和DSO为显示千、百、十和个位数时的选通信号和D8、D4、D2和D1为输出相应选通位时的8421一BCD码，将这八个端子联到单片机的数据口。在电路中选

6、用P1口的八个位，P1．4～P1．7作为选通信号的检测引脚，P1．0～P1．3作为8421一BCD码的读人引脚。MCl4433的EOC端为一次转换结束信号，由它传送给单片机指示出一次MD转换结束，在设计的电路中用外中断0来检测EOC引脚的信号，使单片机的程序转向读取MD转换结果，就可检测出其A／D转换的数据。坳DS3P1．7、显、，IDS2P1．6P0／不-VXDSlP1．5y装DSOP1．4ⅣCS-5l置MCD8d'1．3系列14433D4P1．2aft-机D2Pl_lEOCDld1．0刚T0P3．7图3单片机与A／D转换接口电

7、路图1．4LED显示、按键与单片机接口电路的设计LED显示采用共阳型数码管动态扫描显示电路，其工作原理是：循环显示，动态扫描，视觉暂留。单片机P0VI作为数码管的段控制口，P2．0～P2．5作为6个数码管的位控制口。按键与单片机接口采用的是中断扫描方式下的独立式按键接121电路，其电路结构简单，在按键需要不多的系统一般设计独立式按键接口电路作为系统的键盘电路。在设计中采用四个按键功能分别为：按键1开始测量，按键2存本次测量结果，按键3取上一次测量结果，按键4退出测量并显示初值。2．软件系统的设计<／开始＼>＼／j入栈保护0l读有效

8、结果十六进制数存储并送显示单元0恢复现场j关闭中断上r，返回]＼／图4中断服务流程图主程序是一个六位共阳型LED数码管显示驱动程序和对4位按键的扫描程序。LED数码管第一位显示测量信号的极性，正不显示，负显示“一”，AD转换器MCl4433进行AD