TLC549的数字电压表设计(共35页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要在日常生活和各种电学实验中电压、电流和电阻三个量经常需要被测量,其中以电压的测量最多,这就要用到电压表。与传统的指针电压表相比,数字电压表具有很多优点。电压表的数字化,是将连续的模拟量(如直流电压)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与刻度盘进行读数的方法,避免了读数的视差和视觉疲劳,而且显示的范围宽,分辨率高。由于CMOS技术的发展集成电路的功耗变得很小 即发热量很小,这样就可以在同一块芯片上集成更多的元件,形成大规模或超大规模集成电路,因此数字电压表的集成度高、功耗小、抗干扰能力强。直流数字电压表本身可以扩展成交流电压表、交直电流表、
2、峰值表、功率表等,还可以附加智能化。本设计采用TLC549芯片将模拟量转化为数字量,通过单片机AT89C52与LCD1602显示出来。关键词:数字电压表 TLC549 AT89C52 LCD1602AbstractIn daily life and various electrical experiments, voltage, current, resistance, the three volumes often needs to be measured, most of which measure voltage, which use the voltage meter. And com
3、pared to the traditional pointer voltmeter, digital voltage meter has many advantages. Digital voltage meter, is the continuous analog (such as DC voltage) into discrete discontinuous and display them in digital form. This is different from the traditional to the pointer and dial for readings and pr
4、eventing the reading of the disparity and visual fatigue, and display wide range of high resolution. IC power consumption becomes very small. That heat is very small, so that you can chip in with an additional component, the formation of large-scale or large scale integrated circuits, the digital vo
5、ltage meter high integration, low power consumption, anti-jamming capability. DC digital voltage meter itself can be extended into the AC voltmeter, AC-DC current meter, peak meter, power meter, etc., you can also add intelligent. This design uses TLC549 chip analog to digital conversion by SCM AT89
6、C52 and LCD1602 displayKey words : Digital Voltmeter TLC549 AT89C52 LCD1602目录前言5第一章 绪论6 第一节 单片机的定义6第二节 单片机的发展历程6第三节 单片机的应用领域7第四节 单片机学习应用的六大重要部分8第二章 总体设计12第一节 设计实现功能12第二节 总体框图12第三章 单元电路设计13第一节 模数转换电路13第二节 单片机AT89C5217第三节 液晶LCD1602显示24 第四章 程序流程图26第五章 总体电路图27结束语28参考文献29附录30致谢35 前言 数字电压表用于测量电压的数字仪表。在科学研
7、究或工业测中,当需要对电压进行快速而准确的测量时,均使用种电表。数字电压表的类型很多,其输入电路、计数电路显示电路基本相似,只是电压数字转换方法不同。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心,可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如:温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等),几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。 本设计采用数模转换芯片、单片机、液晶显示等元件使电路更简单。与传统的指针表相比,数字电压表直接将数字显示出来,显的更简单,更直观。第一章 绪论第一节 单片机的定义单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具
8、有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。第二节 单片机的发展历程 单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。 1、SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。 2、M
9、CU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。 Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。 3、单片机是嵌入式系统的独立
10、发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。第三节 单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能,民用豪华轿车的安全保障系统,、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片
11、机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴。 1、在仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的,可实现诸如电压、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或更加强大。例如精密的测量设备(,各种分析仪)。 2
12、、在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管 理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。 3、在家用电器中的应用可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他视频器材、再到量设备,五花八门,无所不在。 4、在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可
13、见的移动电话,集群移动通信,对讲机等。 5、单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 6、在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),就需要复杂的类似于计算机的原理。如:音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微控制器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡)。在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率
14、,也方便于更换。 7、单片机在汽车设备领域中的应用单片机在汽车电子中的应用非常广泛,例如汽车中的发动机控制器,基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器,GPS导航系统,abs防抱死系统,制动系统等等。此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。第四节 单片机学习应用的六大重要部分 单片机学习应用的六大重要部分。 1、总线 我们知道,一个电路总是由元器件通过电线连接而成的,在中,连线并不成为一个问题,因为各器件间一般是串行关系,各器件之间的连线并不很多,但计算机电路却不一样,它是以为核心,各器件都要与微处理器相连,各器件之间的工作必须相互协调,所以需要的连线就很
15、多了,如果仍如同模拟电路一样,在各微处理器和各器件间单独连线,则线的数量将多得惊人,所以在微处理机中引入了总线的概念,各个器件共同享用连线,所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线上,即相当于各个器件并联起来,但仅这样还不行,如果有两个器件同时送出数据,一个为0,一个为1,那么,接收方接收到的究竟是什么呢?这种情况是不允许的,所以要通过控制线进行控制,使器件分时工作,任何时候只能有一个器件发送数据(可以有多个器件同时接收)。器件的数据线也就被称为数据总线,器件所有的控制线被称为控制总线。在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元,这些存储单元要被分配地址,才能使用,分配地址当然也是以电信
16、号的形式给出的,由于存储单元比较多,所以,用于地址分配的线也较多,这些线被称为地址总线。 2、数据、地址、指令 之所以将这三者放在一起,是因为这三者的本质都是一样的数字,或者说都是一串0和1组成的序列。换言之,地址、指令也都是数据。指令:由单片机芯片的设计者规定的一种数字,它与我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关系,不可以由单片机的开发者更改。地址:是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据,内部单元的地址值已由芯片设计者规定好,不可更改,外部的单元可以由单片机开发者自行决定,但有一些地址单元是一定要有的(详见程序的执行过程)。数据:这是由微处理机处理的对象,在各种不同的应用电路中
17、各不相同,一般而言,被处理的数据可能有这么几种情况。 (1)地址(如MOV DPTR,1000H),即地址1000H送入。 (2)方式字或控制字(如MOV TMOD,#3),3即是控制字。 (3)常数(如MOV TH0,#10H)10H即定时常数。 (4)实际输出值(如P1口接彩灯,要灯全亮,则执行指令:MOV P1,#0FFH,要灯全暗,则执行指令:MOV P1,#00H)这里0FFH和00H都是实际输出值。又如用于LED的字形码,也是实际输出的值。 理解了地址、指令的本质,就不难理解程序运行过程中为什么会跑飞,会把数据当成指令来执行了。 3、P0口、P2口和P3的第二功能用法初学时往往对P
18、0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解,认为第二功能和原功能之间要有一个切换的过程,或者说要有一条指令,事实上,各端口的第二功能完全是自动的,不需要用指令来转换。如P3.6、P3.7分别是WR、RD信号,当微片理机外接RAM或有外部I/O口时,它们被用作第二功能,不能作为通用I/O口使用,只要一微处理机一执行到MOVX指令,就会有相应的信号从P3.6或P3.7送出,不需要事先用指令说明。事实上不能作为通用I/O口使用也并不是不能而是使用者不会将其作为通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一条SETB P3.7的指令,并且当单片机执行到这条指令时,也会使P3.7变为高电平,但使用者不会这么
19、去做,因为这通常会导致系统的崩溃。 4、程序的执行过程单片机在通电复位后8051内的程序计数器(PC)中的值为0000,所以程序总是从0000单元开始执行,也就是说:在系统的ROM中一定要存在0000这个单元,并且在0000单元中存放的一定是一条指令。 5、堆栈堆栈是一个区域,是用来存放数据的,这个区域本身没有任何特殊之处,就是内部RAM的一部份,特殊的是它存放和取用数据的方式,即所谓的先进后出,后进先出,并且堆栈有特殊的数据传输指令,即PUSH和POP,有一个特殊的专为其服务的单元,即堆栈指针SP,每当执一次PUSH指令时,SP就(在原来值的基础上)自动加1,每当执行一次POP指令,SP就(
20、在原来值的基础上)自动减1。由于SP中的值可以用指令加以改变,所以只要在程序开始阶段更改了SP的值,就可以把堆栈设置在规定的内存单元中,如在程序开始时,用一条MOV SP,#5FH指令,就时把堆栈设置在从内存单元60H开始的单元中。一般程序的开头总有这么一条设置堆栈指针的指令,因为开机时,SP的初始值为07H,这样就使堆栈从08H单元开始往后,而08H到1FH这个区域正是8031的第二、三、四工作寄存器区,经常要被使用,这会造成数据的混乱。不同作者编写程序时,初始化堆栈指令也不完全相同,这是作者的习惯问题。当设置好堆栈区后,并不意味着该区域成为一种专用内存,它还是可以象普通内存区域一样使用,只
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