单片机课程设计报告_串行AD转换器TLC549的应用设计Word格式.docx
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年年
1月
07月
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
1)方案论证报告打印版或手写版
2)程序流程图
3)具体程序
2.图纸部分:
具体电路原理图打印版
四、进程安排
教学内容 学时 地点
资料查阅与学习讨论 1天 单片机实验室
分散设计 2天 单片机实验室
编写报告 1天 单片机实验室
成果验收 1天 单片机实验室
五、主要参考资料
《电子设计自动化技术基础》马建国、孟宪元编 清华大学出版
2004年4月
《实用电子系统设计基础》 姜威 2008年1月
《单片机系统的PROTEUS设计与仿真》 张靖武 2007年4
月
摘要
本次课程设计的主要目的,就是通过应用8位串行模数转换器TLC549采集电压信号,并进行AD转换,转换成数字信号传送给51单片机,在单片机内部通过编写程序进行数据处理,最后通过单片机的I/O口控制芯片74LS164显示出所采集的电压大小,另外利用键盘控制电压大小的上下限,也即量程,如果超出上下限,则指示灯发光。
关键字:
TLC549 AD转换 74LS164 量程
Abstract
Inthisclass,thedesignofthemainpurpose,isthroughtheapplicationofeightserialadcvoltagesignalcollectionofeightbits,andADtransform,convertedintodigitalsignalsto51single-chipmicrocomputer,themicrocontrollerinternalbywritingprogramdataprocessing,thelastthroughthesingle-chipmicrocomputerofI/Omouthcontrolchip74LS164showswhichcollectionofvoltagesize,inadditiontousethekeyboardcontrolvoltagesizetheupperandlowerlimitsthatrange,ifexceededtheupperandlowerlimitsoftheindicatorlighttoshine.
Keywords:
TLC549 eightbitsADtransform 74LS164range
目录
摘要 4
Abstract 5
第一章系统功能原理及硬件介绍 7
1.1AT89C51单片机介绍 7
1.2TLC549介绍 9
l.2.1TLC549的主要特点 9
1.2.2TLC549芯片的工作原理 10
1.2.3应用接口及采样程序 11
1.3 74LS164的介绍 13
第二章 理论分析 14
2.1各模块接线及原理说明 14
2.1.1TLC549A/D(模数)转换模块 14
2.1.2蜂鸣器超量程报警模块 15
2.1.3按键模块 16
第三章 电路各程序模块的设计及功能 16
3.1主程序 16
3.2数据采集模块 17
3.3数据处理模块 18
3. 4数据显示模
块 19
3.5键盘扫描模
块 20
3.6上下限设置模
块 21
3.7延时模块 22
第四章电路结果分析 23
4.1连接实验结果电路图 23
总结 24
参考文献 26
第一章系统功能原理及硬件介绍
该数字电压计利用模拟电压信号,经由模数转换器TCL549转换成单片机能够处理的数字信号,然后送到单片机AT89C51中进行处理变换,最后将电压值显示在
D4、D3、D2、D1共4位七段码LED显示器上。
系统以AT89C51单片机为控制核心,
TCL549模数转换电路、4位电压数据显示电路以及外围电源等组成。
系统组成框图如图1
所示。
量程外报警
AT89C51
TLC549模
数转化
电源及复位电路等
图1系统组成框图
1.1AT89C51单片机介绍
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,可提供以下标准功能:
4K 字节闪存,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个
5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
图2AT89C51引脚图
引脚功能说明
Vcc:
电源电压 GND:
地
P0口:
P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,即地址/数据总线复位口。
作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路,对端口写“1”可 作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,此时P0激活内部的上拉电阻。
P1口:
P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P1的输出缓冲级可驱动(输入或输出)4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可做输入口。
因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
P2口:
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(输入或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作为输入口。
在访问外部程序存储器获16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX
@RI指令)时,P2口线上的内容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中R2寄存器的内容),在整个访问期间不改变。
P3口:
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口输出缓冲级可驱动
(输入或输出)4个TTL逻辑门电路。
对P3口写入“1”时,他们被内部上拉电阻拉高并可作为输入口。
此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。
RST:
复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG:
当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
即使不访问外部存储器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对输出时钟信号或用于定时。
要注意的是:
当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
闪存编程期时,该引脚还用于输入编程脉冲。
PSEN:
程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两个PSEN有效,即输出两个脉冲。
在此期间,当访问外部数据存储器,这两次有效的PSEN信号不出现。
EA/VPP:
外部访问允许。
要使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H---FFFFH),
EA端必须保持低电平(接地)。
需注意的是;
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存
EA端状态。
如EA端为高电平(接VCC端),CPU则执行内部程序存储器中的指令。
XTAL1:
振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2:
振荡器反相放大器的输出端。
1.2TLC549介绍
l.2.1TLC549的主要特点
TLC549是采用IinCMOSTM技术并以开关电容逐次逼近原理工作的8位串行A/D7芯片,可与通用微处理器、控制器通过I/OCLOCK、CS、DATAOUT三条口线进行串行接口。
TLC549具有4MHz的片内系统时钟和软、硬件控制电路,转换时间最长为17μs,允许的最高转换速率为40000次/s。
总失调误差最大为±
0.5LSB,典型功耗值为6mW。
TLC549采用差分参考电压高阻输入,抗干扰,可按比例量程校准转换范围,由于其VREF-接地时,(VREF+)-(VREF-)≥1V,故可用于较小信号的采样,此外,该芯片还单电源3~6v的供电范围。
总之,TLC549具有控制口线少,时序简单,转换速度快,功耗低,价格便宜等特
TLC549的极限参数如下:
◇电源电压:
6.5V:
◇输入电压范围:
0.3V~VCC:
+o.3V:
◇输出电压范围:
+0.3V;
◇峰值输入电流(任一输人端):
±
10mA;
◇峰值输人电流(所有输入端):
30mA
◇工作温度:
TLC549C:
0℃~70~C ◇TLC549I:
-40℃~85℃
◇TLC549M.-55"
C~125℃
TLC549的引脚图和内部框图如图3所示。
图3(a)TLC549的引脚图
TLC549串行模数转换电路原理参见图3(b)。
1
VCC
U6D
VCC
AIN
P11D2
4
3
Vref+VCCAINI/OCLK
Vref-DATAGNDCS
TLC549
8
7R27D100P12DCLK
6R28D100P13DDATA
5R29D100P14DCS_549
C14D0.1uF
图3(b)
1.2.2TLC549芯片的工作原理
TLC549带有片内系统时钟,该时钟与I/OCLOCK是独立工作的,无需特殊的速度或相位匹配。
当CS为高时,数据输DATAOUT端处于高阻状态,此时I/OCLOCK不起作用。
这种CS控制作用允许在同时使用多片TLc549时,共用I/OcLOCK,以减少多路(片)A/D使用时的I/O控制端口。
一组通常的控
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- 关 键 词:
- 单片机 课程设计 报告 串行 AD 转换器 TLC549 应用 设计