基于tlc549和tlc5615模数数模转换

1、- 1 -任 务 书1、查阅资料，熟悉硬件和软件；（所使用硬件芯片型号，所使用软件编辑环境） 2、掌握 TLC549 芯片和 TLC5615 芯片的特性，引脚功能。 3、确定详细软件设计方案，画程序流程图 4、根据 TLC549 的时序图，使用汇编语言/C 语言编写单片机STC89C52 与 TLC549 的软件通信程序代码。实现模/数转换功能。5、根据 TLC5615 的时序图，使用汇编语言/C 语言编写单片机STC89C52 与 TLC5615 的软件通信程序代码。实现数/模转换功能。 6、整合模数、数模转换代码，实现信号发生器在 MAX1247 输入端输入正弦波（频率不限） ，示波器在

2、TLC5615 输出端测量到同样的正弦波,记录输出波形。7 .撰写课程设计报告。目 录1、绪论 XX2、方案论证（规划、选定） XX3、方案说明（设计）XXXX4、硬件方案设计XX5、软件方案设计 XX6、调试XX6、技术小结（结束语） XX8、参考文献 XX9、附录（源程序代码、电路图等）XX- 2 -1.绪论绪论 本实验主要是基于单片机微型控制器的控制，实现将模拟信号转换成数字信号的一个简单实验。通过这个实验，可以为广大研究人员提供一个比较系统的模数数模转换基础资料，以便于将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换成模拟信号。2.方案方案论证论证2.1.试验试验原理原理本实验主要是通过单片机

3、 stc89c52 芯片控制模数转换芯片tlc549 将所给模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号读进数模转换芯片 tlc5615，从输出端口将转换后的信号输出来。可用图 1 简洁明了地表现出来：模 拟 信 号 输入数模转换芯片tlc549数转换芯片 tlc5615图 1 设计框图单片机Stc89c5模拟 信号 输出2.2 模模/数数转换转换器器（1）模/数转换器的作用 TLC549 是一种高性能的位 A/D 转换器，它以位开关电容逐- 3 -次逼近的方法实现 A/D 转换，本实验通过用该芯片采集模拟量，然后将采集到的模拟量转换为数字量后送至单片机。（2）芯片特性；TLC549芯片, 可与通用

4、微处理器、控制器通过I/ O CLOCK、CS、DATA OU T 三条口线进行串行接口。具有4MHz 片内系统时钟和软、硬件控制电路, 转换时间最长17s, T LC549允许的最高转换速率为40 000次/ s。其极限参数如下： 电源电压: 6. 5V ; 输入电压范围: 0. 3V VCC+ 0. 3V ; 输出电压范围: 0. 3V VCC+ 0. 3V ; 峰值输入电流( 任一输入端) : 10mA ; 总峰值输入电流( 所有输入端) : 30mA; 工作温度: 0 70 （3）引脚功能Tlc549 的引脚图如下：TLC549 各引脚功能如下：ANALOG IN，模拟量输入端；scL

5、K，串行时钟输入端；- 4 -cs，芯片选择，低有效；DATA OuT，数字量输出端；GND，模拟地；REF+，基准电压输入端；REF-，基准电压负端；VCC，正电源电压端。（4）时序控制Tlc 549的工作时序图如下：当 CS 为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O CLOCK 不起作用。这种 CS 控制作用允许在同时使用多片TLC549 时，共用 I/O CLOCK，以减少多路(片)A/D 并用时的 I/O 控制端口。一组通常的控制时序为： (1)将 CS 置低。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，最后自动将前一

6、次转换结果的最高位(D7)位输出到 DATA OUT 端上。(2) 前四个 I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 2、3、4 和第 5- 5 -个位(D6、D5、D4、D3)，片上采样保持电路在第 4 个 I/O CLOCK 下降沿开始采样模拟输入。 (3)接下来的 3 个 I/O CLOCK 周期的下降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)个转换位，(4)最后，片上采样保持电路在第 8 个 I/O CLOCK 周期的下降沿将移出第 6、7、8(D2、D1、D0)个转换位。保持功能将持续 4 个内部时钟周期，然后开始进行 32 个内部时钟周期的 A/D 转换。第 8 个 I/O CLOC

7、K 后，CS 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。如果 CS为低时 I/O CLOCK 上出现一个有效干扰脉冲，则微处理器/控制器将与器件的 I/O 时序失去同步；若 CS 为高时出现一次有效低电平，则将使引脚重新初始化，从而脱离原转换过程。在 36 个内部系统时钟周期结束之前，实施步骤(1)(4)，可重新启动一次新的 A/D 转换，与此同时，正在进行的转换终止，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。若要在特定的时刻采样模拟信号，应使第 8 个 I/O CLOCK 时钟的下降沿与该时刻对应，因为芯片

8、虽在第 4 个 I/O CLOCK 时钟下降沿开始采样，却在第 8 个 I/O CLOCK 的下降沿开始保存。2.3 数数/模模转换转换器器（1）数/模转换器的作用 TLC5615 是一个串行 10 位 DAc 芯片，它以 10 位开关电容- 6 -逐次逼近的方法实现 D/A 转换。本实验通过用该芯片采集数字量，然后将采集到的数字量转换为模拟量后送至示波器。（2）芯片特性；Tlc5615 只需要通过 3 根串行总线就可以完成 10 位数据的串行输入，易于和工业标准的微处理器或微控制器(单片机DsP)接口，适用于数字失调与增益调整以及工业控制场合。其主要特点如下：单 5V 电源工作；3 线串行接

9、口；DAc 输出的最大电压为 2 倍基准输入电压；上电时内部自动复位；微功耗，最大功耗为 175mw；转换速率快，更新率为 121MHz；建立时间 125s；（3）引脚功能Tlc5615 的引脚图如下：各引脚功能如下：DIN，串行二进制数输入端；- 7 -scLK，串行时钟输入端；cs，芯片选择，低有效；DOuT，用于级联的串行数据输出；AGND，模拟地；REFIN，基准电压输入端；OuT，DAc模拟电压输出端；VDD，正电源电压端。（4）时序控制Tlc 5615的工作时序图如下：当片选 CS为低电平时，串行输人数据才能被移人l6位移位寄存器。当 CS为低电平时，在每一个SCLK时钟的上升沿将

10、DIN的一位数据移入16位移寄存器。注意，二进制最高有效位被导前移入。接着， CS的上升沿将16位移位寄存器的1O位有效数据锁存于lO位DAC寄存器，供DAC电路进行转换；当片选CS为高电平时，串行输人数据不能被移人l6位移位寄存器。注意CS的上升和下降都必须发生在SCLK为低电平期间。- 8 -3. 方案方案说说明明本实验主要是通过单片机 stc89c52 芯片控制模数转换芯片tlc549 将所给模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号读进数模转换芯片 tlc5615，从输出端口将转换后的信号输出来。可用图 2 简洁明了地表现出来：模 拟 信 号 输入数模转换芯片tlc549数转换芯片 tlc

11、5615图 1 设计框图单片机Stc89c5模拟 信号 输出4. 硬件方案硬件方案设计设计4.1 单单片机最小系片机最小系统统部分部分- 9 -4.2 串口部分串口部分模数转换 tlc549 部分- 10 -数模转换部分 tlc5615 部分5. 软软件方案件方案设计设计本实验要求用 stc89c52，max232，tlc549 和 tlc5615 四种芯片，- 11 -其中 stc89c52 是单片机微型控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型计算机，同时它体积小，质量轻，价格便宜。Stc89c52 是整个实验的核心，通过它的控制完成各个模

12、块的正常工作。Max232 是一个串口芯片，它的功能主要是实现电脑和单片机之间的通信。Tlc549 是一个模数转换芯片，它是一个串行输出的八位芯片，实现模数转换。Tlc5615 是一个数模转换芯片，它是一个串行输出的十位芯片，实现数模转换。程序流程图：6. 调试调试开始Tlc549 模数转换Stc89c52 单片机Tlc5615 数模转换结束- 12 -6.1 硬件硬件调试调试查出问题有（1）单片机地线没接（2）Tlc549 参考电压没接（3）Max232 一电容接错将错误一一改正仿真仿真图图XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD1

13、38P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52AIN2REF+1REF-3SDO6CS5SCLK

14、7U2TLC549SCLK2CS3DIN1DOUT4OUT7REFIN6U3TLC5615C(L)DD310BQ015D410BQ015R110kR210kABCDU2(AIN)C12000ufR3300D2LED-RED（绿色的是输出端波形，红色的事输入端波形）输入是正弦波的时候输出是（不能输出负电压）- 13 -输入是方波的时候输出是6.2 软软件件调试调试- 14 -从开始到结束出现的软件问题（1）tlc549 采样程序出错（2）忽略了 tlc549 是八位精度，而 tlc5615 是十位精度（3）没有考虑数模转换只能输出正电压，即没有考虑 tlc5615 的电压输出范围对应的程序是：#

15、include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ulong unsigned long sbit led=P13;sbit tlc_clk = P10;sbit tlc_data = P11;sbit tlc_cs = P12;sbit cs=P20;sbit sclk=P21;sbit din= P22;/*-延时函数-*/void delay(uchar z)uint x;- 15 -for(x=z;x0;x-);/*/* 作用：向 TLC5615 写入数据*/*/write_5615(u

16、long da)uchar i;cs=1;sclk=0;cs=0;da=da&0 x0ff;/da=8;for(i=0;i12;i+)if(bit)(da&0 x80)=1)din=1;elsedin=0;sclk=1;- 16 -da=1;sclk=0;sclk=0;cs=1;_nop_();_nop_();/*-TLC549 子函数-*/ void read_tlc() uchar i,j=0,k; tlc_clk=0; tlc_cs=1; tlc_cs=0; delay(2); for(i=0;i8;i+) j=j1; k=tlc_data; tlc_clk=1;- 17 - delay(1); tlc_clk=0; /共移出 8 位数据 j=j+k; tlc_cs=1;led=0; write_5615(j); _nop_(); _nop_();void main()while(1)read_tlc(); 6.3 软软件和硬件件和硬件联联合合调试调试- 18 -（1）不清楚 tlc549 正常工作否，在单片机的 p1.4 接口接了一个低电平控制的二极管来监督 tlc549 是否正常工作，如果正常工作，那么二极管将会发光。（2）当程序烧进单片机时，输出端没有显示，故在输入端输入一个高电平