我有一個數碼管怎麼可以做成電壓表?

牛頓的第3008根腿毛


朋友們好,我是電子及工控技術,我來回答這個問題。數碼管可以作為數顯電壓表的顯示單元,要製作電壓表還需要別的電子元器件配合才能製作成電壓表,今天我與朋友們分享幾種電壓表的製作方案,供朋友們參考。

使用純硬件製作電壓表

如果用純硬件去製作電壓表除了有數碼管外還需要由A/D轉換電路、數碼管的驅動電路才可以。對於這種電路我們可以用一款芯片ICL7107加上一些外圍的分離電阻、電容就可以構成一個具有3位半數字的電壓表了。

芯片ICL7107是一款把A/D轉換功能、數碼管的段驅動器和位驅動器這些功能都集成在一起的3位半的A/D轉換器。從下面的電路原理圖可以看出,這種電路結構簡單,通過外部的轉換開關與不同的電阻連接,可以測量的範圍從200毫伏的範圍到2000V的電壓值都可以測量。

使用單片機制作電壓表

另一種方法就是用單片機和A/D轉換芯片來實現電壓表的製作。運用單片機實現電壓表需要的外設有ADC0809模數轉換芯片、數碼管的位碼驅動三極管或者驅動芯片、電位器等。

對於單片機實現的電壓表需要程序的支持才能實現電壓的測量顯示,這種電壓表所測量的電壓範圍比較小,一般只有0到5V的測量範圍。對於單片機制作的電壓表對製作者要有一定的技術要求,不但要對單片機外設比較熟悉,比如ADC0809模數轉換芯片與單片機的連接方式等在連線焊接時要注意,另外還要熟悉單片機的編程語言等。

以上就是我的觀點,希望能幫助到需要的朋友,說的不到之處敬請批評指正,歡迎朋友們參與討論這個話題,敬請關注電子及工控技術,感謝點贊!


電子及工控技術


想製作一個數碼管顯示的電壓表,一般有兩種方法:一是選用內部帶有ADC(模數轉換器)的單片機,利用其內置的ADC將被測電壓轉換成數字信號,然後經單片機處理後驅動數碼管顯示出電壓;二是採用ICL7107、ICL7135這類數字電壓表專用的ADC來構成電壓表,這種方法制作的數碼管電壓表為純硬件電路,即使不會單片機編程的初學者亦可以製作成功。下面我們分別介紹一下采用單片機和電壓表專用IC製作數碼管電壓表的方法。

一、採用單片機制作的數碼管電壓表
想用單片機來製作數碼管電壓表,若單片機編程水平不高,最好選用AT89S51這類51單片機來製作,因為這類單片機電壓表的電路圖及例程網上有很多,我們很容易找到這類資料。有了資料,我們只要按圖選用元件及焊接電路,然後給單片機輸入相關的程序,這樣電壓表就製作成了。

像上圖所示的數碼管電壓表就是採用51單片機及外接的ADC0832(8位AD轉換器)構成的。採用51單片機制作數碼管電壓表雖然資料很容易找到,但這類單片機內部一般都不帶ADC,需要外接ADC,這樣導致其電路不夠簡潔,並且成本也較高。若自己懂單片機編程,可以選用ATmega168這類內置ADC的單片機來製作電壓表。


採用單片機制作數碼管電壓表的優點是:電路較簡單,電壓表的精度可以根據實際需要來選用合適型號的單片機。譬如,需要四位精度的電壓表,我們可以選用內置12位ADC的STM8L051或C8051F410單片機,需要五位或更高精度的電壓表,可以選用內置24位ADC的C8051F350單片機來製作。

二、採用數字電壓表專用IC來製作數碼管電壓表
對於不會單片機編程的電子初學者來說,採用ICL7107(外形如上圖所示)這類數字電壓表專用IC來製作數碼管電壓表是比較合適的。這類電壓表專用IC電路簡單,毋須編程,只要按圖選用元件,並且焊接無誤,很容易製作成功。


上圖所示電路就是採用數字電壓表專用IC——ICL7107構成的三位半數字電壓表,其最小分辨率為0.1mV,轉換精度為0.05±1個字,最大顯示值為±1999。該電路若外接合適的分壓電阻,可以用來測量1000V以內的直流電壓,若接上由AD737組成的真有效值轉換器,便可以構成一個可以測量任意波形交流電壓的真有效值數字電壓表。

用ICL7107製作數碼管電壓表時,要求選用4個共陽極的數碼管,它們與IC的連接如上圖所示。ICL7107的內部自帶有一個2.8V左右的精密基準電壓源,製作時可以通過調節電阻R6,使其36腳與32腳之間有一個100.0mV的基準電壓(該電壓決定著電壓表的測量精度,務必調到上述值,一般採用四位半數字萬用表的2V直流電壓檔調整即可)。被測電壓直接加在31腳與32腳之間,這樣數碼管即可顯示出被測電壓的大小。由於ICL7107可以自動識別被測直流電壓的極性,故用這種電壓表測量直流電壓時,不需考慮被測電壓的極性。這裡需要說一下,上述電壓表測量輸入端未接分壓電阻,其最高輸入電壓為199.9mV。若想測量大於199.9mV的電壓,需要在輸入端接上分壓電阻。


採用ICL7107構成的數碼管電壓表一般都是±5V電源供電,其±5V電源可以選用7805和7905三端穩壓IC來產生。實際中若覺得采用上述兩個三端穩壓IC供電不太方便,亦可以採用+5V電源供電,所需的-5V電壓可以採用CD4069接一個負電壓發生器來產生,這樣即可採用單5V電源供電。


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看見數碼管和電壓表我就進來了,看到ADC0832已經有回答了。那更好,剛好以前用過這個。下面結合個人經驗和datasheet說一下自己的理解。


1、功能框圖

其實,我也是一個電子行業的新手,打板和元器件選型也沒幹幾年,到今年的六月份也就2年,只是大學專業是測控,可能基於這點還有些話語優勢。所以,接下來說的、寫的都是個人意見,大神輕噴。

從數碼管到電壓表,這其中的關係咱們先理理。說的是這個問題,但不僅僅只說這個問題,更希望給題主一個思路,以後能夠獨立解決這類問題。

上面是ADC0832的一個應用框圖,簡單的表示:測量的模擬量---》A/D---》數字連接--》CPU。如果使用其他的外置ADC也是這樣一個流程,區別可能是數字連接的通信協議不一樣。

至於數碼管,那就是單片機的事情了,想靜態顯示還是動態顯示,隨便選擇,當然為了節省IO一般都是利用數碼管的餘暉效應進行動態顯示。所以,到了數碼管這裡,整個流程就變為了:測量的模擬量---》A/D---》數字連接--》CPU--》數碼管。

2、電路設計中的幾個小問題

首先需要注意,對於ADC的電壓測量不能超過參考電壓。就像圖中的Vin只能小於或者等於VREF,因為就像汽車不能超載一樣。

在圖中我們可以看到VREF的獲得是使用運放的跟隨器來獲得,其實在實際中會採用特定的穩壓IC獲得,比如三端穩壓器 AMS1117-3.3V。

其次,僅僅只有這個保護意識不夠,輸入端需要處理,無論咱們怎樣小心,總會超量程的時候,所以最好加幾個元器件以防萬一。

到這裡基本ADC瞭解地差不多了,該說說說說數碼管了。

3、數碼管

說到數碼管,首先要明白所謂數碼管就是LED的集合,多個LED組成了數碼管,而數碼管也分為共陽極和共陰極。這裡舉例使用的是共陰極數碼管。

從圖上可以看出,所謂的共陰極也就是負極成為公共點了,這裡直接把3-8連接到GND就行。然後需要顯示什麼數字,對應的IO口的電平至高就OK。下圖給出相對應的LED位置示意圖:

至此,ADC和數碼管的簡單實用方法都說了,接下來給出幾個論壇能夠獲取相關單片機程序的地方:電子發燒友、麵包板社區、CSDN。

結尾:

希望對題主能夠將自己的小創意實現。

------細水長流,江湖再見。


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