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1、山东交通学院单片机课程设计报告串行AD转换器TLC549的应用设计课 程 设 计 任 务 书题 目 串行AD转换器TLC549的应用设计 系 (部) 专 业 班 级 学生姓名 学 号 12 月 26 日至 12 月 30 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2011年 月 日一、设计内容及要求利用串行AD转换器TLC549采集电压信号，显示；并在超过预先设定的电压上下限时报警。二、设计原始资料单片机原理及应用教程 范立南 2006年 1月单片机原理及应用教程 刘瑞新 2003年07月三、设计完成后提交的文件和图表1计算说明书部分1）方案论证报告打印版或手写版2）程序流程图3）具
2、体程序 2图纸部分：具体电路原理图打印版四、进程安排教学内容 学时 地点资料查阅与学习讨论 1天 单片机实验室分散设计 2天 单片机实验室编写报告 1天 单片机实验室成果验收 1天 单片机实验室 五、主要参考资料电子设计自动化技术基础马建国、孟宪元编 清华大学出版 2004年4月 实用电子系统设计基础 姜威 2008年1月 单片机系统的PROTEUS设计与仿真 张靖武 2007年4月 摘 要 本次课程设计的主要目的，就是通过应用8位串行模数转换器TLC549采集电压信号，并进行AD转换，转换成数字信号传送给51单片机，在单片机内部通过编写程序进行数据处理，最后通过单片机的I/O口控制芯片74L
3、S164显示出所采集的电压大小，另外利用键盘控制电压大小的上下限，也即量程，如果超出上下限，则指示灯发光。关键字：TLC549 AD转换 74LS164 量程AbstractIn this class, the design of the main purpose, is through the application of eight serial adc voltage signal collection of eight bits, and AD transform, converted into digital signals to 51 single-chip microcomput
4、er, the microcontroller internal by writing program data processing, the last through the single-chip microcomputer of I/O mouth control chip 74 LS164 shows which collection of voltage size, in addition to use the keyboard control voltage size the upper and lower limits that range, if exceeded the u
5、pper and lower limits of the indicator light to shine.Key words ：TLC549 eight bits AD transform 74 LS164 range目录摘要4Abstract5第一章 系统功能原理及硬件介绍71.1 AT89C51单片机介绍71.2TLC549介绍9l.2.1 TLC549的主要特点91.2.2 TLC549芯片的工作原理10 1.2.3 应用接口及采样程序111.3 74LS164的介绍13第二章 理论分析142.1 各模块接线及原理说明142.1.1TLC549 A/D(模数)转换模块142.1.2 蜂
6、鸣器超量程报警模块152.1.3按键模块16第三章 电路各程序模块的设计及功能163.1 主程序163.2数据采集模块173.3 数据处理模块183. 4数据显示模块193.5键盘扫描模块.203.6上下限设置模块213.7延时模块.22第四章 电路结果分析234.1连接实验结果电路图23总结24参考文献26第一章 系统功能原理及硬件介绍该数字电压计利用模拟电压信号，经由模数转换器TCL549转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机AT89C51中进行处理变换，最后将电压值显示在D4、D3、D2、D1共位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心， TCL549模数转换电
7、路、4位电压数据显示电路以及外围电源等组成。系统组成框图如图1所示。AT89C51电源及复位电路等TLC549模数转化量程外报警图1 系统组成框图1.1 AT89C51单片机介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，可提供以下标准功能：4K 字节闪存，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM
8、中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。图2 AT89C51引脚图引脚功能说明Vcc：电源电压 GND：地 P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复位口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路，对端口写“1”可 作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，此时P0激活内部的上拉电阻。P1口：P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动（输入或输出）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输入口。因为内部
9、存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（输入或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器获16位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。P3口：P3口是一组带有内部
10、上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（输入或输出）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，他们被内部上拉电阻拉高并可作为输入口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟信号或用于定时。要注意的是：当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。闪存编程期时，该引脚还用于输入编程脉冲。PSE
11、N：程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两个PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。 EA/VPP:外部访问允许。要使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是; 如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如 EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。XTAL1:振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2 :振荡器反相放大器的输出端。1.2 TLC549介绍l.2.1
12、 TLC549的主要特点 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
13、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）：10 mA； 峰值输人电流(所有输入端)：30mA 工作温度：TLC549C：070C TLC549I：-4085 TLC549M-55C125 TLC549的引脚图和内部框图如图3所示。图3 （a） TLC549的引脚图TLC549串行模数转换电路原理参见图3（b）。图3（b） 1.2.2 TLC549芯片的工作原理 TLC549带有片内系统时钟，该时钟与IOCLOCK是独立工作的，无需特殊的速度或相位匹配。当CS为高时，数据输DATA OUT端处于高阻状态，此时IO 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IOcLOCK，以减少多路(片)AD使用时的IO控制端口。一组通常的控制时序操作
