自动化专业微机接口课程设计1

本文格式为Word版，下载可任意编辑——自动化专业微机接口课程设计111级自动化专业《微机原理及接口技术课程设计》任务书及指导书

一、设计任务

设计、调试一个具有温度检测、串行A/D和液晶显示温度值得一个温度检测系统

二、设计目的

1.通过实践进一步理解和把握微机接口技术；2.把握使用汇编及C语言开发单片机系统的方法；3.复习使用Protel制作电路板的技能；4.学会通过阅读相关器件的英文资料设计产品；5.进一步提高设计、调试单片机系统的能力。

三、设计内容

本设计在Lab8000通用微控制器试验系统及由北京建筑大学研制的温度测量及控制扩展板上做。要求手动控制加热，然后将温度检测产生的模拟量送入串行A/D转换器TLC549,转换得到的数字量送入CPU，经适当转换送液晶显示器显示温度值。

在设计和调试过程中要将设计中涉及的各部分逐个调试通过，然后再整体调试。在逐个调试时，可使用一些模拟信号，例如在调试串行A/D时，可先将模拟量输入接一个电位器，由电位器模拟温度量输入。

1.温度测量与控制电路

系统使用集成电路温度传感器AD590作为测温器，AD590是AD公司生产的一种精度和线性度较好的双端集成温度传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从5-10V变化只引起1A最大电流的变化或1摄氏度等效误差。

图1温度传感部分

图1给出了用于获得正比于绝对温度的输出电流的基本温度敏感电路，当温度有了10℃的变化时输出电压变化为20mV，即该电路运放1脚电压随温度变化为2mV/℃。

AD590将温度变化量转换成电压值变化量，经过LM324一级跟随后输入到电压放大电路，放大后的信号输入到A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，利用CPU采集并存储采集到的数据。将温度传感器输出的小信号跟随放大45倍左右后，送至8位A/D转换器换成数字量。

设定温度为0摄氏度时变换放大电路送出的模拟量为0V，此时A/D输出的数字量为00H；温度为67摄氏度时变换放大电路送出4.98V电压，此时A/D输出的数字量为FFH，即每0.3摄氏度对应1LSB变化量。当温度超过报警温度报警67摄氏度，此时，输出电压约为5.0V左右。通过电压比较器接通硬件报警电路报警。输入A/D的模拟信号有过压保护，不会损坏A/D转换器。在试验扩展板硬件中，已有安全设计，即加热温度不会超过80℃。

扩展板已依据标准调整好了放大器的增益和零位。应注意：由于热惯性的影响及温度计显示的滞后

因素，若要确切观测某温度点的测量值，在加热到观测温度点后，应中止加热，等待温度计示值稳定后，再观测记录结果。若观测点温度较高，还应相应延长等待时间。

需要说明的是，由于温度计和温度采样芯片AD590的采样点不同，理论计算值同显示略有偏差。温度测量电路原理参见图2。

图2温度测量电路

在上图中，可变电阻R7为测温系统零点调理，可以调理系统零点。调理电位器R7，用万用表测量如图R4、R5、R6三个电阻相接的公共点，将该点电压调到-2.74V（注：该点电压已调到-2.74V，学生不要随意调理，可以直接做试验）。

用导线连接"温度测量'到"TLC549模拟量输入'；

加热模块的"温度控制'手动接VCC(+5V)或GND，以手动控制是否加热。

2.串行A/D转换器

TLC549是一种采用8位逐次迫近式工作的A/D转换器。内部包含系统时钟、采样和保持、8位A/D转换器、数据寄放器以及控制规律电路。TLC549每25uS重复一次"输入转换输出'。器件有两个控制输入：I/OCLOCK和片选（CS）。

内部系统时钟和I/OCLOCK可独立使用。应用电路的设计只需利用I/O时钟启动转换或读出转换结果。当CS为高电平日，DATAOUT处于高阻态且I/O时钟被阻止。

当CS变为低电平日，前次转换结果的最高有效位（MSB）开始出现在DATAOUT端。在接下来的7个I/OCLOCK周期的下降沿输出前次转换结果的后7位，至此8位数据已经输出。然后再将第8个时钟周期加至I/OCLOCK，此时钟周期的下跳沿变使芯片进行下一轮的AD转换。在第8个I/OCLOCK周期之后，CS必需变为高电平，并且保持高电平直至转换终止为止（17uS），否则CS的有效高电平至低电平的转换将引起复位（其它详细资料看芯片说明）。

TLC549串行模数转换电路原理参见图3。

图3TLC549串行模数转换电路

3.液晶显示器

四、设计要求

1.

进行总体方案设计：

1）画出系统硬件原理图并用文字说明原理；2）将程序划分为若干个模块，画出框图；3）依据题意，确定各接口芯片工作于何方式下；

4）确定各接口芯片的端口地址、控制字等，为初始化编程做好准备；2.画出各模块内的流程图，依据流程图编写源程序代码，并写出解释；3.将源程序汇编、连接，产生可执行文件；4.硬件与软件调试，通过试验达到设计要求。

5.硬件设计完成后，要在Protel中画出原理图及印制板图，并打印出来附在报告中。

五、试验设备

1．微机一台

2．Lab8000通用微控制器试验系统一套3．温度测量及控制扩展板一块

六、设计过程1.液晶屏

液晶显示器简称LCD显示器。它是利用液晶经过处理后能改变光线的传输方向的特性实现显示信息。液

晶显示器按其功能可分为三类：笔段式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。前两种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形，达到图文并茂的效果。

本次课程设计我选用字符型点阵式LCD液晶显示器RT-1602C，用作显示检测到的温度。RT-1602C采用标准的16脚接口，各引脚状况如下：

第1脚：VSS，电源地第2脚：VDD，+5V电源

第3脚：V0，液晶显示偏压信号，一般加电位器调整

第4脚：RS，数据/命令选择端，高电平日选择数据寄放器、低电平日选择指令寄放器。

第5脚：R/W，读/写选择端，高电平日进行读操作，低电平日进行写操作。当RS和R/W共同为低电平日可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平日可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平日可以写入数据。

第6脚：E，端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平日，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7，为8位双向数据线。第15脚：BLA，背光源正极第16脚：BLK，背光源负极

2．TLC549

（1）因测得的温度是模拟量，所以需要模数转换器，将其转换为数字量，通过单片机89C51传入液晶显示器RT-1602C，将其输出。本次课程设计我选用A/D转换器TLC549。

（2）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位开关电容逐次迫近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V。它能便利地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。TLC549片型小，采样速度快，功耗低，价格低廉，控制简单.适用于低功耗的袖珍仪器上的单路A/D或多路并联采样。

（3）TLC549引脚图及各引脚功能

TLC549引脚图

REF+：正基准电压输入2.5VREF+Vcc+0.1。

REF－：负基准电压输入端，-0.1VREF-2.5V。且要求：（REF+）－（REF-）1V。VCC：系统电源3VVcc6V。GND：接地端。

/CS：芯片选择输入端，要求输入高电平VIN2V，输入低电平VIN0.8V。

DATAOUT：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，0ANALOGINVcc，当ANALOGINREF+电压时，转换结果为全"1'(0FFH)，ANALOGINREF-电压时，转换结果为全"0'(00H)。

I/OCLOCK：外接输入/输出时钟输入端，同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。（4）应用接口及采样程序

TLC549可便利地与具有串行外围接口(SPI)的单片机或微处理器协同使用，也可与51系列通用单片机连接使用。实际应用程序清单如下：

初始化：

SETBP1.2；置CS为1。

CLRP1.0；置I/OCLOCK为零。MOVR0，＃00H；移位计数为零。

A/D过程：

A/DP：CLRP1.2

NOP；等待1.4s，NOP数根据晶振状况选择NXT：SETBP1.0MOVC，P1.1RLCACLRP1.0INCR0

CJNER0，＃8，NXTMOVR0，＃00SETBP1.2

MOVDTSVRM，A；DTSVRM：DATASAVERAM.RET