单片机数字电压表课程设计资料.doc

哈 尔 滨 理 工 大 学 荣 成 学 院 单片机原理 课程设计 题目： 数字电压表设计 班级： 姓名： 学号： 题目简介 本文介绍了用TLC549集成电压转换芯片和AT89C51单片机设计制作的一个简易的数字电压表。设计的电压表是由A/D转换器TLC549在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，最后由数码管显示采集的电压值。在本次设计中要求测量精度小数点后两位。党所测得的电压大于4V或小于1V时，就会使蜂鸣器报警。由于这次的课程设计蜂鸣器采用无源，故应接入音频方波，改变方波频率可以得到不同音调的声音。在报警过程中当按下按键时，报警停止。在A/D转换过程中，应该每秒送一次数据。此设计通过调试完全满足设计的指标要求。 实现方案 TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17μs,最大转换速率为40000Hz。电源为3~6V。它可以采用三线串行的方式与单片机进行接口。 TLC549的引脚定义 图1.1TLC549的引脚定义 REF+：正基准电压，2.5V≤REF+≤Vcc+0.1； REF-：负基准电压，-0.1V≤REF-≤2.5V。 VCC：系统电源, 3V≤ Vcc ≤ 6V； GND：接地端。 ：芯片选择输入端，要求高电平VIN≤0.8V。 DATA OUT：转换结果数据串行输出端，与TTL电平兼容，输出时高位在前，低位在后。 ANALOGIN：模拟信号输入端 ，0≤ANALOGIN≤Vcc，当ANALOGIN≥REF+电压时，转换结果为全1（0FFH）, ANALOGIN≤REF-电压时，转换结果为全0（00H）。 I/O CLOCK：外接输入/输出时钟输入端 ，用于同步芯片的输入输出操作，无需与芯片内部系统时钟同步。 TLC549的功能框图 TLC549由采样保持器、模数转换器、输出数据寄存器、数据选择与驱动器及相关控制逻辑电路组成。TLC549内部结构如图1.2所示。 图1.2TLC549的内部结构图 TLC549带有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无需特殊的速度及相位匹配。当 为高时，数据输出端DATA OUT处于高阻状态，此时I/O CLOCK不起作用。这种控制作用允许在同时使用多片TLC549时，以减少多片A/D转换器使用时的I/O控制端。 TLC549的工作时序 TLC549的工作时序如图1.3所示。 图1.3TLC549的时序图 首先置低，内部电路在测得下降沿后，在等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，再确认这一变化，最后自动将前一次结果的最高位D7输出到DATA OUT。 在前4个I/O必须为高或I/O CLOCK保持低电平，这种状态需要维持36个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。 应注意，此时的输出是前一次的转换结果而不是正在进行的转换结果。若要在待定的时刻采样模拟信号，则应使第8个I/O CLOCK时钟的下降沿与该时刻对应。因为芯片虽在第4个I/O CLOCK时钟的下降沿开始采样，却在第8个I/O CLOCK的下降沿才开始保存。 TLC549芯片的工作原理 当/CS变为低电平后， TLC549芯片被选中， 同时前次转换结果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端输出，接着要求自 I/O CLOCK端输入8个外部钟信号，前7个 I/O CLOCK信号的作用，是配合 TLC549 输出前次转换结果的 A6-A0 位，并为本次转换做准备：在第4个 I/O CLOCK 信号由高至低的跳变之后，片内采样/保持电路对输入模拟量采样开始，第8个 I/O CLOCK 信号的下降沿使片内采样/保持电路进入保持状态并启动 A/D开始转换。转换时间为 36 个系统，最大为 17us。直到 A/D转换完成前的这段时间内，TLC549 的控制逻辑要求：或者/CS保持高电平，或者 I/O CLOCK 时钟端保持36个系统的低电平。由此可见，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端输入8个外部期间需要完成以下工作：读入前次A/D转换结果；对本次转换的输入采样并保持；启动本次 A/D转换开始。 软件流程图 实验源程序 #includereg52.h #includeintrins.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uint Volt; uchar num,you; uchar frq; void DelayUs2x(unsigned char t)