基于TLC549简易电压表的设计.doc
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基于TLC549简易电压表的设计.doc
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重庆三峡学院
单片机课程设计报告书
题目:
基于TLC549简易电压表的设计
学院(系):
年级专业:
学号:
学生姓名:
指导教师:
教师职称:
成绩:
完成日期2012年12月28日
基于TLC549串行A/D转换器简易电压表的设计
重庆三峡学院5人
摘要:
本次以AT89C51单片机为核心,设计的一个数字电压表,该设计主要包括由三个模块组成:
数据处理模块、A/D转换模块以及显示模块。
阐述了A/D转换主要由芯片TLC549来完成,它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块,同时也是一个具有电压测量功能的一定精度的数字电压表。
数据处理则由芯片AT89C51来完成,其负责把TLC549传送来的数字量经过一定的数据处理,产生相应的显示码送到显示模块进行显示。
它可以测量0~5V的输入电压值,并在数码管上显示,在测量过程中的最小误差约为±0.02V。
由于其系统构造简单、抗干扰能力较强,并具有一定的实用价值。
关键词:
单片机、A/D转换
目录
第一章引言………………………………………………………………………………
第二章设计流程………………………………………………………………………
2.1设计要求………………………………………………………………………
2.2设计思路………………………………………………………………………
2.3设计方案………………………………………………………………………
第三章硬件系统的设计………………………………………………………………
3.1单片机系统……………………………………………………………………
3.1.1AT89C51性能…………………………………………………………
3.1.2AT89C51引脚功能…………………………………………………
3.2A/D转换模块…………………………………………………………………
3.2.1TLC549工作原理………………………………………………………
3.2.2TLC549主要特点………………………………………………………
3.2.3TLC549主要特征………………………………………………………
3.3复位电路和时钟电路……………………………………………………………
3.3.1复位电路………………………………………………………………
3.3.2时钟电路…………………………………………………………………
3.4LED显示电路……………………………………………………………………
3.4.1LED基本结构……………………………………………………………
3.4.2LED显示器的选择………………………………………………………
3.4.3LED译码方式……………………………………………………………
3.4.4LED显示器与单片机接口设计…………………………………………
3.4.5驱动及显示电路…………………………………………………………
第四章软件系统的设计…………………………………………………………………
4.1程序设计方案……………………………………………………………………
4.2系统子程序设计…………………………………………………………………
4.2.1初始化程序………………………………………………………………
4.2.2拆字和扫描子程序………………………………………………………
4.2.3读取字节子程序…………………………………………………………
4.2.4标度变换子程序…………………………………………………………
4.3A/D转换流程图…………………………………………………………………
第五章系统调试……………………………………………………………………………
5.1硬、软件调试……………………………………………………………………
5.2显示结果及误差分析……………………………………………………………
5.2.1显示结果…………………………………………………………………
5.2.2误差分析…………………………………………………………………
结论……………………………………………………………………………………………
致谢……………………………………………………………………………………………
参考文献……………………………………………………………………………………
第一章引言
在电量的测量中,电压、电流和频率是最基本的三个被测量,其中电压量的测量最为经常。
而且随着电子技术的发展,更是经常需要测量高精度的电压,所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
数字电压表简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续模拟量和直流输入电压转换成不连续的离散的数字形式加以现实的仪表。
传统的指针是电压表功能单一,精度低,不能满足数字化时代的需求。
采用单片机的数字电压表,由精度高,抗干扰能力强,可扩展性强,集成方便还可与PC进行实时通信。
目前由各种单片机A/D转换器构成的数字电压表,已被广泛的应用为电子及其电工的测量,工业自动化仪表,自动测试系统等智能化测量领域中显示出强大的生命力。
数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础,电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示,这有别于传统的指针加刻度盘进行读数的方法并避免了读数的视差和视觉的疲劳,目前数字电压表的核心部件是A/D转换器,转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度。
电压表作为电子应用领域必不可少的工具,其性能越来越受到人们的广泛关注。
传统的模拟电压表由于设计较复杂,精度较低,不适合一般应用。
采用单片机设计的数字电压表,以其精度高、抗干扰能力强、可扩展性强、集成方便、价格低廉等优点得到了普遍应用。
其内部核心部件是A/D转换器,转换器的精度很大程度上影响着数字万用表的准确度。
第二章设计流程
2.1设计要求
(1)以MCS-51系列单片机为核心器件,组成一个简单的直流数字电压表。
(2)采用1路模拟量输入,能够测量0-5V之间的直流电压值。
(3)电压显示用4位一体的LED数码管显示,至少能够显示两位小数。
(4)尽量使用较少的元器件。
2.2设计思路
(1)根据设计要求,选择AT89C51单片机为核心控制器件。
(2)A/D转换采用TLC549来实现,与单片机的接口为P1口。
(3)电压显示采用4位一体的LED数码管,而本次设计中只显示3位,显示格式为“╳.╳╳”V。
(4)LED数码的段码输入,由并行端口P0产生。
2.3设计方案
硬件电路设计由6个部分组成;A/D转换电路,AT89C51单片机系统,LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电压输入电路。
硬件电路设计框图如图1所示。
图1
时钟电路
复位电路
A/D转换电路
测量电压输入
显示系统
AT89C51
P1
P2
P2
P0
第三章硬件系统的设计
3.1单片机系统
数字电压测量电路由AT89C51单片机、A/D转换TLC549、3位LED数码管显示等电路组成。
3.1.1AT89C51性能
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含有4KB的可反复擦写的只读程序存储器和128字节的随机存储器。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容,由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51功能性能:
与MCS-51成品指令系统完全兼容;4KB可编程闪速存储器;寿命:
1000次写/擦循环;数据保留时间:
10年;全静态工作:
0-24MHz;三级程序存储器锁定;128*8B内部RAM;32个可编程I/O口线;2个16位定时/计数器;5个中断源;可编程串行UART通道;片内震荡器和掉电模式。
3.1.2AT89C51引脚功能
AT89C51提供以下标准功能:
4KB的Flash闪速存储器,128B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,片内震荡器及时钟电路,同时,AT89C51可降至0Hz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,但震荡器停止工作并禁止其他所有工作直到下一个硬件复位。
AT89C51采用PDIP封装形式,引脚配置如图2所示
图2AT89C51的引脚图
AT89C51芯片的各引脚功能为:
P0口:
这组引脚共有8条,P0.0为最低位。
这8个引脚有两种不同的功能,分别适用于不同的情况,第一种情况是89C51不带外存储器,P0口可以为通用I/O口使用,P0.0-P0.7用于传送CPU的输入/输出数据,这时输出数据可以得到锁存,不需要外接专用锁存器,输入数据可以得到缓冲,增加了数据输入的可靠性;第二种情况是89C51带片外存储器,P0.0-P0.7在CPU访问片外存储器时先传送片外存储器的低8位地址,然后传送CPU对片外存储器的读/写数据。
P0口为开漏输出,在作为通用I/O使用时,需要在外部用电阻上拉。
P1口:
这8个引脚和P0口的8个引脚类似,P1.7为最高位,P1.0为最低位,当P1口作为通用I/O口使用时,P1.0-P1.7的功能和P0口的第一功能相同,也用于传送用户的输入和输出数据。
P2口:
这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用I/O口使用,它的第一功能和P0口引脚的第二功能相配合,用于输出片外存储器的高8位地址,共同选中片外存储器单元,但并不是像P0口那样传送存储器的读/写数据。
P3口:
这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同,第二功能为控制功能,每个引脚并不完全相同,如下表1所示:
表1P3口的第二功能
P3口各位
第二功能
P3.0
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