TLC549的AD轉(zhuǎn)換

1、 哈 爾 濱 理 工 大 學 榮 成 學 院單片機課程設(shè)計題目：基于TLC549的A/D轉(zhuǎn)換班級： 電信121 姓名： 學號： 1.簡介32.實現(xiàn)方案32.1  主控模塊設(shè)計 32.2  LCD顯示模塊設(shè)計 42.3  A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 42.4 TLC549介紹42.4.1 TLC549工作原理42.4.2 TLC549特點42.5 AT89C52工作原理52.6 1602液晶顯示屏工作原理63.系統(tǒng)軟件設(shè)計 63.1算法設(shè)計 73.3  程序設(shè)計 7(2) 定時器T0中斷服務(wù)函數(shù)設(shè)計 8(5) LCD顯示函數(shù)設(shè)計 94. 源程序代碼104.1 Ma

2、in函數(shù)模塊104.1.1定時器T0初始化函數(shù)模塊114.1.2定時器工作模塊124.1.3 TLC549讀取模塊124.1.3 延時模塊134.2 LCD1602函數(shù)模塊134.2.1 延時模塊134.2.2 LCD1602命令模塊144.2.3 數(shù)據(jù)寫入模塊144.2.4清屏指令144.2.4 初始化154.3 LCD1602端口和命令定義模塊165.實驗總結(jié)176.參考文獻181.簡介 電壓表作為電子應(yīng)用領(lǐng)域必不可少的工具,其性能越來越受到人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的模擬電壓表由于設(shè)計較復(fù)雜,精度較低,不適合一般應(yīng)用。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ),電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流

3、電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進行讀數(shù)的方法,避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。采用單片機設(shè)計的數(shù)字電壓表,以其精度高、抗干擾能力強、可擴展性強、集成方便、價格低廉等優(yōu)點得到了普遍應(yīng)用。其內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字萬用表的準確度。 本課程設(shè)計采用A/D轉(zhuǎn)換器TLC549對電壓測量電路測出的輸入模擬信號電壓值進行轉(zhuǎn)換,控制核心AT89C52RC再對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進行運算和處理,最后驅(qū)動輸出顯示裝置LCD1602顯示數(shù)字電壓信號。2.實現(xiàn)方案 系統(tǒng)的硬件采用模塊化設(shè)計,以單片機主控器為核心,與LCD顯示電路、A/D轉(zhuǎn)換電路等組成數(shù)字

4、電壓表控制系統(tǒng)。主要包括單片機主控模塊、LCD顯示模塊、A/D模塊等。其中單片機主控模塊主要完成外圍硬件的控制以及運算功能;LCD顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能;A/D模塊由A/D芯片實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換,輸出電壓的數(shù)字量通過液晶LCD顯示。系統(tǒng)硬件組成方框圖如圖1所示。2.1  主控模塊設(shè)計 在大部分的工控或測控設(shè)備中,8位的MCS-51系列單片機能夠滿足大部分的控制要求,加之MCS-51系列單片機的價格優(yōu)勢,使MCS-51系列單片機成為單片機應(yīng)用主流。AT89C52是目前應(yīng)用比較廣泛的MCS-51系列兼容單片機中的代表產(chǎn)品。鑒于此,本系統(tǒng)選用AT89C52單片機作為主控制器。2.2&

5、#160; LCD顯示模塊設(shè)計 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD,目前常用的有16×1、16×2、20×2和40×2行等模塊。本系統(tǒng)選用1602字符型LCD模塊,其控制器為日立公司生產(chǎn)的HD44780,可以用來顯示數(shù)字、字符等。2.3  A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 A/D模塊由A/D芯片和電壓測量電路組成,通過電壓測量電路測得輸入電壓,并轉(zhuǎn)換為05V的標準信號。本系統(tǒng)選用TI公司生產(chǎn)的一種低價位、高性能的8位A/D芯片TLC549。2.4 TLC549介紹2.4.1 TLC549工作原理 當/CS變?yōu)榈碗娖胶螅?TLC

6、549芯片被選中， 同時前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端輸出，接著要求自 I/O CLOCK端輸入8個外部時鐘信號，前7個 I/O CLOCK信號的作用，是配合 TLC549 輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 A6-A0 位，并為本次轉(zhuǎn)換做準備：在第4個 I/O CLOCK 信號由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對輸入模擬量采樣開始，第8個 I/O CLOCK 信號的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進入保持狀態(tài)并啟動 A/D開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時間為 36 個系統(tǒng)時鐘周期，最大為 17us。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時間內(nèi)，TLC549 的控制邏輯要求：或者/CS保持高電平，或者

7、I/O CLOCK 時鐘端保持36個系統(tǒng)時鐘周期的低電平。由此可見，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端輸入8個外部時鐘信號期間需要完成以下工作：讀入前次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；對本次轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號采樣并保持；啟動本次 A/D轉(zhuǎn)換開始。2.4.2 TLC549特點 TLC549是采用IinCMOSTM技術(shù)并以開關(guān)電容逐次逼近原理工作的8位串行AD7芯片，可與通用微處理器、控制器通過IO CLOCK、CS、DATA OUT三條口線進行串行接口。TLC549具有4MHz的片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長為17s，允許的最高轉(zhuǎn)換速率為40000次/s?？偸д{(diào)誤差最

8、大為±05LSB，典型功耗值為6 mW。TLC549采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準轉(zhuǎn)換范圍，由于其VREF-接地時，(VREF+)-(VREF-)1 V，故可用于較小信號的采樣，此外，該芯片還單電源36v的供電范圍?？傊?，TLC549具有控制口線少，時序簡單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價格便宜等特TLC549的極限參數(shù)如下：  電源電壓：65 V： 輸入電壓范圍：0.3VVCC：+o.3V：  輸出電壓范圍：0.3VVCC：+03 V； 峰值輸入電流（任一輸人端）：

9、77;10 mA；  峰值輸人電流(所有輸入端)：±30mA  工作溫度：TLC549C：070C   TLC549I：-4085  TLC549M-55"C125 其芯片及原理圖如圖所示 2.5 AT89C52工作原理 AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅

10、外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0 端口（3239 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳

11、定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。 系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖3所示。2.6 1602液晶顯示屏工作原理1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。因為1602識別的是ASCII碼，試驗可以用ASCII碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變

12、量賦值，如'A。讀的時候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號！的ASCII為0x21，字母B的ASCII為0x42（前面加0x表示十六進制）。以下是1602的16進制ASCII碼表： 3.系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計使用C51編程,采用模塊化設(shè)計方法,主要由主函數(shù)、定時器T0中斷服務(wù)函數(shù)、A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)、計算A/D轉(zhuǎn)換值函數(shù)、LCD顯示函數(shù)、LCD顯示A/D轉(zhuǎn)換值函數(shù)等模塊組成,系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。3.1算法設(shè)計根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC549的工作時序,200ms進行一次A/D采樣轉(zhuǎn)換,可以利用定時器T0定時,基本定時時間為50ms,控制軟計數(shù)器的累計次數(shù)為4次,200ms(

13、4×5ms)定時到時,產(chǎn)生定時器T0中斷,在定時器T0中斷服務(wù)函數(shù)中調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)進行A/D采樣轉(zhuǎn)換,然后調(diào)用計算A/D轉(zhuǎn)換值函數(shù)把A/D轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的ASCII碼,最后通過LCD顯示A/D轉(zhuǎn)換值函數(shù)把輸出電壓(05V)的轉(zhuǎn)換數(shù)字量顯示在液晶LCD1602 上,數(shù)字量顯示值范圍為04.98v。3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計如表1所示。3.3  程序設(shè)計(1) 主函數(shù)設(shè)計 主函數(shù)主要完成硬件初始化、數(shù)據(jù)初始化、函數(shù)調(diào)用等功能。 初始化。首先初始化定時軟計數(shù)器值為 0.00。調(diào)用LCD初始化函數(shù),調(diào)用寫入顯示數(shù)據(jù)到LCD1602函數(shù)設(shè)置LCD的DDRAM地址為00H,調(diào)

14、用延時函數(shù),調(diào)用寫入顯示數(shù)據(jù)到LCD1602函數(shù)在LCD上顯示字符數(shù)據(jù)第一行為“volt”，第二行為”V”(電壓單位)。 定時初值計算。定時器T0的定時時間為50ms,系統(tǒng)所用的石英晶體振蕩頻率為 11.0592 MHz,因此,1 個機器周期1/石英頻率×12,即為 12/11.059 2 ms,定時器的工作方式設(shè)置為方式 1。 定時器設(shè)置。設(shè)定定時器T0工作方式:定時器、方式1,即TMOD01H。啟動定時器T0,即TR01。開放定時器T0中斷以及總中斷,即設(shè)定IE0x82H。 等待中斷。 定時器T0啟動計時后,CPU等待定時中斷的到來。當定時器T0定時50ms后,進入定時器T0中斷

15、服務(wù)函數(shù)。 主函數(shù)設(shè)計流程圖如圖所示。 開始 設(shè)置計數(shù)器初值為0.00設(shè)置T0的初值：0XEE；TL0：0x4c；設(shè)置T0的工作方式:；TMOD=0x01（工作方式1） 調(diào)用LCD初始化函數(shù)調(diào)用寫入指令數(shù)據(jù)到LCD函數(shù)，在LCD上顯示字符第一行為“volt”，第二行為“V” 設(shè)置LCD的DDRAM為00H，調(diào)用寫入指令到LCD函數(shù) 調(diào)用主函數(shù)main 啟動定時器T0：TR0=1;允許T0中斷：IE=0X82；等待T0計時器中斷(2) 定時器T0中斷服務(wù)函數(shù)設(shè)計 當定時器T0定時50ms后,進入定時器T0中斷服務(wù)函數(shù)。首先重裝定時器T0初值,即TH00xee,TL00x00。每定時5ms一次,軟

16、計數(shù)器值減1。然后判斷軟計數(shù)器值是否為0:若值不為0,表明20ms(20ms采樣一次)計時未到,這時T0中斷函數(shù)返回主函數(shù),繼續(xù)計時。若值為0,表明 20ms(20ms采樣一次)計時已到,重置軟計數(shù)器初值為4,為下次定時做準備,接著調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)進行A/D采樣轉(zhuǎn)換,得到A/D采樣轉(zhuǎn)換值adbl,然后調(diào)用計算A/D轉(zhuǎn)換值A(chǔ)SCII碼函數(shù)計算A/D采樣轉(zhuǎn)換值 adbl相應(yīng)的ASCII 碼,再調(diào)用LCD顯示A/D轉(zhuǎn)換值函數(shù)把模擬量輸入電壓(05 V)的轉(zhuǎn)換數(shù)字量顯示在液晶 LCD1602上,數(shù)字量顯示值范圍為04.5v。最后T0中斷函數(shù)返回主函數(shù)進行下一次A/D采樣轉(zhuǎn)換。(3) A/D采樣轉(zhuǎn)換函

17、數(shù)設(shè)計 根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC549的工作時序,當片選信號CS為高電平時,數(shù)據(jù)輸出DATA OUT端處于高阻狀態(tài),此時時鐘信號I/O CLOCK不起作用,不能進行A/D轉(zhuǎn)換。將片選信號CS置低電平,內(nèi)部電路在測得CS下降沿后,再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿后,然后確認這一變化。 首先定義變量i(表示A/D采樣轉(zhuǎn)換位數(shù)),并將芯片TLC549片選信號AD_CS置低電平,選中該芯片。初始化A/D采樣轉(zhuǎn)換值adbl為0,初始化變量i(A/D采樣轉(zhuǎn)換位數(shù))為0。判斷A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)i是否小于8。 如果i小于8,則將芯片TLC549時鐘信號AD_CK置高電平,并把A/D采樣轉(zhuǎn)換值adbl左移一位。

18、然后判斷A/D采樣轉(zhuǎn)換串行數(shù)據(jù)輸出信號AD_OUT是否為1:若AD_OUT為1,則將A/D采樣轉(zhuǎn)換值adbladbl自加1。若AD_OUT為0,則A/D采樣轉(zhuǎn)換值adbladbl不變。再將芯片TLC549時鐘信號AD_CK置低電平。最后將A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)i自加1,并再次轉(zhuǎn)向上面的判斷A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)i是否小于8。 如果i不小于8,則把芯片TLC549片選信號AD_CS置高電平,結(jié)束A/D采樣轉(zhuǎn)換,并退出A/D采樣轉(zhuǎn)換函數(shù)。(4) 計算A/D轉(zhuǎn)換值A(chǔ)SCII碼函數(shù)模塊設(shè)計 要把AD轉(zhuǎn)換值adbl顯示在LCD上,需要把它轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的ASCII碼。首先計算A/D轉(zhuǎn)換值百位數(shù)ASCII碼:將A/D轉(zhuǎn)換值a

19、dbl除以100得到的商與0x30(因為字符數(shù)字09與其相應(yīng)的ASCII 碼相差30H)相與。然后計算A/D轉(zhuǎn)換值十位數(shù)ASCII碼:將A/D轉(zhuǎn)換值adbl除以100得到的余數(shù)再除以10,得到的商與0x30(因為字符數(shù)字09與其相應(yīng)的ASCII 碼相差30H)相與。再計算A/D轉(zhuǎn)換值個位數(shù)ASCII碼:將A/D轉(zhuǎn)換值adbl除以10得到的余數(shù)與0x30(因為字符數(shù)字09與其相應(yīng)的ASCII 碼相差30H)相與。最后函數(shù)返回。(5) LCD顯示函數(shù)設(shè)計 LCD顯示函數(shù)模塊包括LCD初始化函數(shù)、寫入指令數(shù)據(jù)到LCD函數(shù)、寫入顯示數(shù)據(jù)到LCD函數(shù)、LCD顯示A/D轉(zhuǎn)換值函數(shù)、延時函數(shù)等模塊。4. 源

20、程序代碼4.1 Main函數(shù)模塊#include <reg52.h> /包含頭文件#include <intrins.h> /空操作函數(shù)_nop_()必須的頭文件#include <stdio.h>#include "1602.h"sbit TLC549_CS = P10;/TLC549片選，低電平有效sbit TLC549_DO = P11;/TLC549數(shù)字量輸出sbit TLC549_CLK = P12;/TLC549片外獨立時鐘sbit led = P07; /工作狀態(tài)燈，閃爍為正常unsigned char DO, num; /

21、讀土壤濕度返回值、定時器計數(shù)變量float DO_F, volt,hh; /讀取返回值的20次累加值、最終轉(zhuǎn)換系數(shù)bit flag = 1; /工作標志位unsigned char str1 = "Volt:"unsigned char str2 = " 0V"unsigned char temp3;void InitTimer0();/聲明 定時器T0初始化 函數(shù)void delayus(unsigned int t);/聲明 延時t個機器 周期unsigned char TLC549_read();/聲明 TLC549讀數(shù)字量 函數(shù)void main

22、()unsigned char i; /for循環(huán)變量InitTimer0();/初始化定時器T0LCD_init();delayus(1000);LCD_clear();LCD_write_string(1, 1, str1);LCD_write_string(2, 1, str2);while(1)if(flag)flag = 0; /標志位清零for( i = 0 ; i < 20 ; i+ )DO = TLC549_read();/讀DO_F = DO_F + DO;/累加DO_F = DO_F / 20.00; /累加值除20求平均volt = (float)( DO_F *

23、5 ) / 256.00); / TLC549是8位A/D芯片 / 2的8次方是256/ 即轉(zhuǎn)換所得數(shù)值為0-255/ 所以乘以基準電壓再除以精度sprintf(temp, "%4.2f", volt);LCD_write_string(2, 7, temp); if(volt>4.5|volt<0.5)led=1;if(volt>0.5&&volt<4.5)led=0; 4.1.1定時器T0初始化函數(shù)模塊void InitTimer0() TMOD = 0x01; /選擇定時器T0 TH0 = 0x4C; /定時50毫秒 TL0 =

24、 0x00; EA = 1; /開總中斷 ET0 = 1; /開定時器T0中斷 TR0 = 1; /使能定時器T04.1.2定時器工作模塊void Timer0Interrupt() interrupt 1 TH0 = 0x4C;/重裝初值 TL0 = 0x00;num+;/計數(shù)變量增加1if(num=10)/每500毫秒讀一次數(shù)字量/定時50毫秒，即每50毫秒進1次中斷，num加1num = 0;/進10次中斷后num為10，即過了500毫秒flag = 1;/num清零，標志位置14.1.3 TLC549讀取模塊unsigned char TLC549_read() unsigned ch

25、ar i , temp;TLC549_CS = 1; /關(guān)閉片選TLC549_CLK = 0; /時鐘線拉低TLC549_CS = 0; /打開片選_nop_(); /空操作等待兩個機器周期待總線穩(wěn)定_nop_();for( i = 0; i < 8; i+ ) /循環(huán)8次讀出8位轉(zhuǎn)換結(jié)果temp <<= 1;temp |= TLC549_DO;TLC549_CLK = 1;_nop_();TLC549_CLK = 0;TLC549_CS = 1;delayus(14); /TLC549轉(zhuǎn)換速度小于14微秒，大致延時14微秒等待轉(zhuǎn)換結(jié)束return temp;/返回轉(zhuǎn)換值4.

26、1.3 延時模塊void delayus(unsigned int t) /延時函數(shù)，延時t個機器周期while(-t);4.2 LCD1602函數(shù)模塊#include "1602.h"4.2.1 延時模塊void delayus1602(unsigned char t) while(-t);void delayms1602(unsigned char t) /大致延時t毫秒 while(t-) delayus1602(245); delayus1602(245); void LCD_check_busy() /判盲RS = 0;RW = 1;EN = 1;while(P0

27、 & 0x80)=0x80);delayus1602(2);EN = 0;4.2.2 LCD1602命令模塊void LCD_write_com(unsigned char com)LCD_check_busy();RS = 0;RW = 0;EN = 1;P0 = com;delayus1602(2);EN = 0;4.2.3 數(shù)據(jù)寫入模塊void LCD_write_Data(unsigned char Data) LCD_check_busy();RS = 1;RW = 0;EN = 1;P0 = Data;delayus1602(2);EN = 0;4.2.4清屏指令void

28、LCD_clear() LCD_write_com(0x01);delayms1602(5);/void LCD_write_char(unsigned char x , unsigned char y , unsigned char c) /在第x行第y位寫字符/LCD_check_busy();/if( x = 1 )/LCD_write_com(0x80 + y - 1);/if( x = 2 )/LCD_write_com(0xc0 + y - 1);/LCD_write_Data(c);/void LCD_write_string(unsigned char x , unsigned

29、 char y , unsigned char *s) /在第x行第y位寫字符串LCD_check_busy();if( x = 1 )LCD_write_com(0x80 + y - 1);else if( x = 2 )LCD_write_com(0xc0 + y - 1);while(*s)LCD_write_Data(*s);s+;4.2.4 初始化void LCD_init() delayms1602(15);LCD_write_com(0x38);delayms1602(5);LCD_write_com(0x38);/8位總線、雙行5×7點陣LCD_write_com(0

30、x08);LCD_write_com(0x01);LCD_write_com(0x06);delayms1602(5);LCD_write_com(0x0c);/void LCD_user(unsigned char x , unsigned char *user)/向CGRAM寫入自定義字符/形參x為CGRAM自定義字符的地址序號，序號范圍07/unsigned char i;/形參*user為主函數(shù)文件中自定義字符的字模數(shù)組名/for(i=0;i<8;i+)/LCD_write_com(0x40+x*8+i);/LCD_write_Data(useri);/  4.3 LCD1602端口和命令定義模塊#ifndef _1602_H_#define _1602_H_#include <reg52.h>sbit RS = P22; /定義1602各個控制位sbit RW = P21;sbit EN = P20;void LCD_check_busy(); /判忙void LCD_write_com(unsigned char com); /寫命令void LCD_write_Data(unsigned char Data); /寫數(shù)據(jù)vo