单片机数字电压表课程设计

1、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： 电气 12-2 姓名： 学号： 一、 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

2、数据。此设计通过调试完全满足设计的指标要求。二、 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17s,最大转换速率为40000Hz。电源为36V。它可以采用三线串行的方式与单片机进行接口。1、 TLC549的引脚定义 图1.1TLC549的引脚定义 n REF+：正基准电压，2.5VREF+Vcc+0.1；n REF-：负基准电压，-0.1VREF-2.5V。 n VCC：系统电源, 3V Vcc 6V；n GND：接地端。n ：芯片选择输入端，要求高电平VIN0.8V。n DATA OUT：转换结果数据

3、串行输出端，与TTL电平兼容，输出时高位在前，低位在后。n 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）。n 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。2、 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

4、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。3、 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(1) 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。(2) 在前4个I/O CLOCK周期的下降沿依次移出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

5、输入。(3) 接下来的三个I/O CLOCK周期的下降沿可移出D2,D1,D0各位。(4) 在第8个I/O CLOCK后，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。4、 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

6、 （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 I/O CLOCK 时钟端保持36个系统时钟周期的低电

7、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。三、 原理图四、 软件流程图五、 实验源程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint Volt; uchar num,you;uchar frq;void DelayUs2x(unsigned char t);void DelayMs(unsig

8、ned char t);uchar table= 0XAF,0XA0,0XC7,0XE5,0XE8,0X6D,0X6F,0XA1,0XEF,0XE9, 0XEB,0X6E,0X0F,0XE6,0X4F,0X4B,0XCB,0X10,0X00;sbit CLK = P13; /时钟sbit DO = P32; /数据输出sbit CS = P33; /片选sbit P20=P20;sbit ge = P23;sbit shi = P34;sbit bai= P35;sbit qian=P24;sbit LED=P36;sbit SPK=P37; void TIM0_Init() TMOD=0x0

9、1; TH0=0X4C; /50ms TL0=0X00; EA=1; ET0=1; TR0=1; void TIM1_Init(void) TMOD |= 0x10; EA=1; ET1=1; TR1=1; uchar TLC549_ADC(void) /TLC549转换函数 uchar i,tmp; CS = 1; /CS置高，片选无效 CLK = 0; CS = 0; /CS置低，片选有效 ，同时DO输出最高位 _nop_(); _nop_(); /适当延迟时间1.4us 等待启动 for(i = 0; i < 8; i+) /串行数据移位输入 tmp <<= 1; tm

10、p |= DO; CLK = 1; /在CLK的下降沿读取数据 _nop_(); /CLK保持低电平一段时间等待数据读出 CLK = 0; CS = 1; /CS置高，DO处于高阻状态，且CLK禁止转换完成系统必须马上把CS置高 for(i=0;i<17;i+) /转换周期为17us _nop_(); return (tmp);void Data_Conversion(void) uchar AD_Data; AD_Data = TLC549_ADC(); Volt = 4.60* AD_Data/256 * 1000; /扩大1000倍以输出小数void display() uchar

11、 i,j,k; uint count; i = Volt / 1000 ; /个位加小数点 j = Volt / 100 % 10; /十分位 k = Volt / 10 % 10; /百分位 ge=1;P0=0xff;P0=tablek;for(count=0;count<200;count+);ge=0;shi=1;P0=0xff;P0=tablej;for(count=0;count<200;count+);shi=0;bai=1;P0=0xff;P0=tablei|0x10;for(count=0;count<200;count+);bai=0;void baojin

12、g() if(Volt>=4000|Volt<=1000) if(you=0) TR1=1; else TR1=0; DelayMs(1); frq+; display(); LED=1; if(P20=0) DelayMs(10); while(P20=0) you=1; else you=0; SPK=0; TR1=0; LED=0; void main() TIM0_Init(); TIM1_Init(); qian=0; SPK=0; TR1=0; while(1) display();baojing(); void TIM0_Int() interrupt 1 TH0=0X4C, TL0=0X00; num+; if(num=10) num=0; Data_Conversion(); void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);void DelayMs(unsigned char t) while(t-) DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); void TIM1_Int(void) inter