TLC549的AD转换

1、 哈 尔 滨 理 工 大 学 荣 成 学 院单片机课程设计题目：基于TLC549的A/D转换班级： 电信121 姓名： 学号： 1.简介32.实现方案32.1  主控模块设计 32.2  LCD显示模块设计 42.3  A/D转换模块设计 42.4 TLC549介绍42.4.1 TLC549工作原理42.4.2 TLC549特点42.5 AT89C52工作原理52.6 1602液晶显示屏工作原理63.系统软件设计 63.1算法设计 73.3  程序设计 7(2) 定时器T0中断服务函数设计 8(5) LCD显示函数设计 94. 源程序代码104.1 Ma

2、in函数模块104.1.1定时器T0初始化函数模块114.1.2定时器工作模块124.1.3 TLC549读取模块124.1.3 延时模块134.2 LCD1602函数模块134.2.1 延时模块134.2.2 LCD1602命令模块144.2.3 数据写入模块144.2.4清屏指令144.2.4 初始化154.3 LCD1602端口和命令定义模块165.实验总结176.参考文献181.简介 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。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

3、电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示,这有别于传统的以指针加刻度盘进行读数的方法,避免了读数的视差和视觉疲劳。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。 本课程设计采用A/D转换器TLC549对电压测量电路测出的输入模拟信号电压值进行转换,控制核心AT89C52RC再对转换的结果进行运算和处理,最后驱动输出显示装置LCD1602显示数字电压信号。2.实现方案 系统的硬件采用模块化设计,以单片机主控器为核心,与LCD显示电路、A/D转换电路等组成数字

4、电压表控制系统。主要包括单片机主控模块、LCD显示模块、A/D模块等。其中单片机主控模块主要完成外围硬件的控制以及运算功能;LCD显示模块完成字符、数字的显示功能;A/D模块由A/D芯片实现A/D转换,输出电压的数字量通过液晶LCD显示。系统硬件组成方框图如图1所示。2.1  主控模块设计 在大部分的工控或测控设备中,8位的MCS-51系列单片机能够满足大部分的控制要求,加之MCS-51系列单片机的价格优势,使MCS-51系列单片机成为单片机应用主流。AT89C52是目前应用比较广泛的MCS-51系列兼容单片机中的代表产品。鉴于此,本系统选用AT89C52单片机作为主控制器。2.2&

5、#160; LCD显示模块设计 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用的有16×1、16×2、20×2和40×2行等模块。本系统选用1602字符型LCD模块,其控制器为日立公司生产的HD44780,可以用来显示数字、字符等。2.3  A/D转换模块设计 A/D模块由A/D芯片和电压测量电路组成,通过电压测量电路测得输入电压,并转换为05V的标准信号。本系统选用TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D芯片TLC549。2.4 TLC549介绍2.4.1 TLC549工作原理 当/CS变为低电平后， TLC

6、549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个外部时钟信号，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 个系统时钟周期，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

7、I/O CLOCK 时钟端保持36个系统时钟周期的低电平。由此可见，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端输入8个外部时钟信号期间需要完成以下工作：读入前次A/D转换结果；对本次转换的输入模拟信号采样并保持；启动本次 A/D转换开始。2.4.2 TLC549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AD7芯片，可与通用微处理器、控制器通过IO CLOCK、CS、DATA OUT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17s，允许的最高转换速率为40000次/s。总失调误差最

8、大为±05LSB，典型功耗值为6 mW。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-)1 V，故可用于较小信号的采样，此外，该芯片还单电源36v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：65 V： 输入电压范围：0.3VVCC：+o.3V：  输出电压范围：0.3VVCC：+03 V； 峰值输入电流（任一输人端）：

9、77;10 mA；  峰值输人电流(所有输入端)：±30mA  工作温度：TLC549C：070C   TLC549I：-4085  TLC549M-55"C125 其芯片及原理图如图所示 2.5 AT89C52工作原理 AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红

10、外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚

11、定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 系统硬件电路原理图如图3所示。2.6 1602液晶显示屏工作原理1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变

12、量赋值，如'A。读的时候，先读上面那列，再读左边那行，如：感叹号！的ASCII为0x21，字母B的ASCII为0x42（前面加0x表示十六进制）。以下是1602的16进制ASCII码表： 3.系统软件设计系统的软件设计使用C51编程,采用模块化设计方法,主要由主函数、定时器T0中断服务函数、A/D转换函数、计算A/D转换值函数、LCD显示函数、LCD显示A/D转换值函数等模块组成,系统软件结构框图如图4所示。3.1算法设计根据A/D转换芯片TLC549的工作时序,200ms进行一次A/D采样转换,可以利用定时器T0定时,基本定时时间为50ms,控制软计数器的累计次数为4次,200ms(

13、4×5ms)定时到时,产生定时器T0中断,在定时器T0中断服务函数中调用A/D转换函数进行A/D采样转换,然后调用计算A/D转换值函数把A/D转换值转换为相应的ASCII码,最后通过LCD显示A/D转换值函数把输出电压(05V)的转换数字量显示在液晶LCD1602 上,数字量显示值范围为04.98v。3.2数据结构设计数据结构设计如表1所示。3.3  程序设计(1) 主函数设计 主函数主要完成硬件初始化、数据初始化、函数调用等功能。 初始化。首先初始化定时软计数器值为 0.00。调用LCD初始化函数,调用写入显示数据到LCD1602函数设置LCD的DDRAM地址为00H,调

14、用延时函数,调用写入显示数据到LCD1602函数在LCD上显示字符数据第一行为“volt”，第二行为”V”(电压单位)。 定时初值计算。定时器T0的定时时间为50ms,系统所用的石英晶体振荡频率为 11.0592 MHz,因此,1 个机器周期1/石英频率×12,即为 12/11.059 2 ms,定时器的工作方式设置为方式 1。 定时器设置。设定定时器T0工作方式:定时器、方式1,即TMOD01H。启动定时器T0,即TR01。开放定时器T0中断以及总中断,即设定IE0x82H。 等待中断。 定时器T0启动计时后,CPU等待定时中断的到来。当定时器T0定时50ms后,进入定时器T0中断

15、服务函数。 主函数设计流程图如图所示。 开始 设置计数器初值为0.00设置T0的初值：0XEE；TL0：0x4c；设置T0的工作方式:；TMOD=0x01（工作方式1） 调用LCD初始化函数调用写入指令数据到LCD函数，在LCD上显示字符第一行为“volt”，第二行为“V” 设置LCD的DDRAM为00H，调用写入指令到LCD函数 调用主函数main 启动定时器T0：TR0=1;允许T0中断：IE=0X82；等待T0计时器中断(2) 定时器T0中断服务函数设计 当定时器T0定时50ms后,进入定时器T0中断服务函数。首先重装定时器T0初值,即TH00xee,TL00x00。每定时5ms一次,软

16、计数器值减1。然后判断软计数器值是否为0:若值不为0,表明20ms(20ms采样一次)计时未到,这时T0中断函数返回主函数,继续计时。若值为0,表明 20ms(20ms采样一次)计时已到,重置软计数器初值为4,为下次定时做准备,接着调用A/D转换函数进行A/D采样转换,得到A/D采样转换值adbl,然后调用计算A/D转换值ASCII码函数计算A/D采样转换值 adbl相应的ASCII 码,再调用LCD显示A/D转换值函数把模拟量输入电压(05 V)的转换数字量显示在液晶 LCD1602上,数字量显示值范围为04.5v。最后T0中断函数返回主函数进行下一次A/D采样转换。(3) A/D采样转换函

17、数设计 根据A/D转换芯片TLC549的工作时序,当片选信号CS为高电平时,数据输出DATA OUT端处于高阻状态,此时时钟信号I/O CLOCK不起作用,不能进行A/D转换。将片选信号CS置低电平,内部电路在测得CS下降沿后,再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后,然后确认这一变化。 首先定义变量i(表示A/D采样转换位数),并将芯片TLC549片选信号AD_CS置低电平,选中该芯片。初始化A/D采样转换值adbl为0,初始化变量i(A/D采样转换位数)为0。判断A/D转换位数i是否小于8。 如果i小于8,则将芯片TLC549时钟信号AD_CK置高电平,并把A/D采样转换值adbl左移一位。

18、然后判断A/D采样转换串行数据输出信号AD_OUT是否为1:若AD_OUT为1,则将A/D采样转换值adbladbl自加1。若AD_OUT为0,则A/D采样转换值adbladbl不变。再将芯片TLC549时钟信号AD_CK置低电平。最后将A/D转换位数i自加1,并再次转向上面的判断A/D转换位数i是否小于8。 如果i不小于8,则把芯片TLC549片选信号AD_CS置高电平,结束A/D采样转换,并退出A/D采样转换函数。(4) 计算A/D转换值ASCII码函数模块设计 要把AD转换值adbl显示在LCD上,需要把它转换为相应的ASCII码。首先计算A/D转换值百位数ASCII码:将A/D转换值a

19、dbl除以100得到的商与0x30(因为字符数字09与其相应的ASCII 码相差30H)相与。然后计算A/D转换值十位数ASCII码:将A/D转换值adbl除以100得到的余数再除以10,得到的商与0x30(因为字符数字09与其相应的ASCII 码相差30H)相与。再计算A/D转换值个位数ASCII码:将A/D转换值adbl除以10得到的余数与0x30(因为字符数字09与其相应的ASCII 码相差30H)相与。最后函数返回。(5) LCD显示函数设计 LCD显示函数模块包括LCD初始化函数、写入指令数据到LCD函数、写入显示数据到LCD函数、LCD显示A/D转换值函数、延时函数等模块。4. 源

20、程序代码4.1 Main函数模块#include <reg52.h> /包含头文件#include <intrins.h> /空操作函数_nop_()必须的头文件#include <stdio.h>#include "1602.h"sbit TLC549_CS = P10;/TLC549片选，低电平有效sbit TLC549_DO = P11;/TLC549数字量输出sbit TLC549_CLK = P12;/TLC549片外独立时钟sbit led = P07; /工作状态灯，闪烁为正常unsigned char DO, num; /

21、读土壤湿度返回值、定时器计数变量float DO_F, volt,hh; /读取返回值的20次累加值、最终转换系数bit flag = 1; /工作标志位unsigned char str1 = "Volt:"unsigned char str2 = " 0V"unsigned char temp3;void InitTimer0();/声明 定时器T0初始化 函数void delayus(unsigned int t);/声明 延时t个机器 周期unsigned char TLC549_read();/声明 TLC549读数字量 函数void main

22、()unsigned char i; /for循环变量InitTimer0();/初始化定时器T0LCD_init();delayus(1000);LCD_clear();LCD_write_string(1, 1, str1);LCD_write_string(2, 1, str2);while(1)if(flag)flag = 0; /标志位清零for( i = 0 ; i < 20 ; i+ )DO = TLC549_read();/读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/ 即转换所得数值为0-255/ 所以乘以基准电压再除以精度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定时器T0初始化函数模块void InitTimer0() TMOD = 0x01; /选择定时器T0 TH0 = 0x4C; /定时50毫秒 TL0 =

24、 0x00; EA = 1; /开总中断 ET0 = 1; /开定时器T0中断 TR0 = 1; /使能定时器T04.1.2定时器工作模块void Timer0Interrupt() interrupt 1 TH0 = 0x4C;/重装初值 TL0 = 0x00;num+;/计数变量增加1if(num=10)/每500毫秒读一次数字量/定时50毫秒，即每50毫秒进1次中断，num加1num = 0;/进10次中断后num为10，即过了500毫秒flag = 1;/num清零，标志位置14.1.3 TLC549读取模块unsigned char TLC549_read() unsigned ch

25、ar i , temp;TLC549_CS = 1; /关闭片选TLC549_CLK = 0; /时钟线拉低TLC549_CS = 0; /打开片选_nop_(); /空操作等待两个机器周期待总线稳定_nop_();for( i = 0; i < 8; i+ ) /循环8次读出8位转换结果temp <<= 1;temp |= TLC549_DO;TLC549_CLK = 1;_nop_();TLC549_CLK = 0;TLC549_CS = 1;delayus(14); /TLC549转换速度小于14微秒，大致延时14微秒等待转换结束return temp;/返回转换值4.

26、1.3 延时模块void delayus(unsigned int t) /延时函数，延时t个机器周期while(-t);4.2 LCD1602函数模块#include "1602.h"4.2.1 延时模块void delayus1602(unsigned char t) while(-t);void delayms1602(unsigned char t) /大致延时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命令模块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 数据写入模块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位写字符/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位写字符串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位总线、双行5×7点阵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写入自定义字符/形参x为CGRAM自定义字符的地址序号，序号范围07/unsigned char i;/形参*user为主函数文件中自定义字符的字模数组名/for(i=0;i<8;i+)/LCD_write_com(0x40+x*8+i);/LCD_write_Data(useri);/  4.3 LCD1602端口和命令定义模块#ifndef _1602_H_#define _1602_H_#include <reg52.h>sbit RS = P22; /定义1602各个控制位sbit RW = P21;sbit EN = P20;void LCD_check_busy(); /判忙void LCD_write_com(unsigned char com); /写命令void LCD_write_Data(unsigned char Data); /写数据vo