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电子说
想制作一个数码管显示的电压表,一般有两种方法:一是选用内部带有ADC(模数转换器)的单片机,利用其内置的ADC将被测电压转换成数字信号,然后经单片机处理后驱动数码管显示出电压;二是采用ICL7107、ICL7135这类数字电压表专用的ADC来构成电压表,这种方法制作的数码管电压表为纯硬件电路,即使不会单片机编程的初学者亦可以制作成功。下面我们分别介绍一下采用单片机和电压表专用IC制作数码管电压表的方法。
一、采用单片机制作的数码管电压表
想用单片机来制作数码管电压表,若单片机编程水平不高,最好选用AT89S51这类51单片机来制作,因为这类单片机电压表的电路图及例程网上有很多,我们很容易找到这类资料。有了资料,我们只要按图选用元件及焊接电路,然后给单片机输入相关的程序,这样电压表就制作成了。
像上图所示的数码管电压表就是采用51单片机及外接的ADC0832(8位AD转换器)构成的。采用51单片机制作数码管电压表虽然资料很容易找到,但这类单片机内部一般都不带ADC,需要外接ADC,这样导致其电路不够简洁,并且成本也较高。若自己懂单片机编程,可以选用ATmega168这类内置ADC的单片机来制作电压表。
采用单片机制作数码管电压表的优点是:电路较简单,电压表的精度可以根据实际需要来选用合适型号的单片机。譬如,需要四位精度的电压表,我们可以选用内置12位ADC的STM8L051或C8051F410单片机,需要五位或更高精度的电压表,可以选用内置24位ADC的C8051F350单片机来制作。
二、采用数字电压表专用IC来制作数码管电压表
对于不会单片机编程的电子初学者来说,采用ICL7107(外形如上图所示)这类数字电压表专用IC来制作数码管电压表是比较合适的。这类电压表专用IC电路简单,毋须编程,只要按图选用元件,并且焊接无误,很容易制作成功。
上图所示电路就是采用数字电压表专用IC——ICL7107构成的三位半数字电压表,其最小分辨率为0.1mV,转换精度为0.05±1个字,最大显示值为±1999。该电路若外接合适的分压电阻,可以用来测量1000V以内的直流电压,若接上由AD737组成的真有效值转换器,便可以构成一个可以测量任意波形交流电压的真有效值数字电压表。
用ICL7107制作数码管电压表时,要求选用4个共阳极的数码管,它们与IC的连接如上图所示。ICL7107的内部自带有一个2.8V左右的精密基准电压源,制作时可以通过调节电阻R6,使其36脚与32脚之间有一个100.0mV的基准电压(该电压决定着电压表的测量精度,务必调到上述值,一般采用四位半数字万用表的2V直流电压档调整即可)。被测电压直接加在31脚与32脚之间,这样数码管即可显示出被测电压的大小。由于ICL7107可以自动识别被测直流电压的极性,故用这种电压表测量直流电压时,不需考虑被测电压的极性。这里需要说一下,上述电压表测量输入端未接分压电阻,其最高输入电压为199.9mV。若想测量大于199.9mV的电压,需要在输入端接上分压电阻。
采用ICL7107构成的数码管电压表一般都是±5V电源供电,其±5V电源可以选用7805和7905三端稳压IC来产生。实际中若觉得采用上述两个三端稳压IC供电不太方便,亦可以采用+5V电源供电,所需的-5V电压可以采用CD4069接一个负电压发生器来产生,这样即可采用单5V电源供电。
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