数字电压表单片机所有专业(编辑修改稿)

数字电压表单片机所有专业(编辑修改稿)内容摘要：

关标 B=1光标闪烁； B=0 光标不显闪烁 0 0 0 0 0 1 N S N=1当读写一个字条款后地址指针加一，且光 标 加一。 N=0当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一。 S=1当写一个安条款，整屏显示左移（ N=1） 或右移（ N=0），以得到光标不移动而屏幕移动的效果。 S=0当写一个字符，整屏显示不移动。 第 页 10 数据控制 指令码 功 能 80H+地址码（ 027H， 40H67H） 设置数据地址指针 01H 显示清屏： 1，数据指针清 0 2，所有显示清 0 02H 显示回车：数据指针清 0 模数（ A/D）转换芯片的选择 在本设计中，模数（ A/D）转换模块是一个重要的模块，它关系到最后数电压表电压值的精确度。 所以， A/D 芯片的选择是设计过程中一个很重要的环节。 常用的 A/D 芯片简介 常用的 A/D 芯片有 AD0809， AD0832， TLC2543C 等几种。 下面简单介绍一下这三种芯片。 AD0809 是 8位逐次逼近型 A/D 转换器，它是由一个 8路的模拟 开关、一个地址锁存译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。 多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。 些 A/D 转换器是的特点是 8位精度， 属于并行口， 如果输入的模拟量变化大快，必须在输入之前增加采样电路 [3]。 AD0832 也是 8位 逐次逼近型 A/D 转换器，可支持致命三 个单端输入通道和一个差分输入通道。 它易于和微处理器接口或独立使用；可满量程工作；可用地址逻辑多路器选通各输入通道。 TLC2543C 是 12 位开关电容 逐 次逼近 A/D 转换，每个器件有三个控制输入端，片选，输入 /输出时钟以及 地址输入端。 它可以从主机高速传输转换数据。 它有高速的转换，通用的控制能力，具有简化比率转换，刻度以及模拟电路与逻辑电路和电源噪声隔离，耐高温等特点 [6]。 综合上述几种 A/D 转换芯片 的特点，前两种芯片的性能和精度都不如第三种芯片。 在本设计中，我 的目标是设计高精度的电压表，因此在此，我们选择精度为 12 位的 TLC2543 芯片。 第 页 11 模数（ A/D）芯片 TLC2543 的资料 综合本设计的各方面考虑，我们选了 TLC2543 模数转换芯片。 下 面就介绍此芯片的各方面资料。 TLC2543 芯片的封装引脚图和引脚说明如下： 图 1 TLC2543 芯片封装 第 页 12 表 引脚说明 引脚号 名称 I/O 说明 19， 11， 12 AIN0AIN10 I 模拟输入端。 15 ~CS I 片选端。 17 Data input I 串行数据输入端。 16 Data out O 用于 A/D转换结果输也的 3态串行输出端 19 EOC O 转换结束端 10 GND 接地端 18 I/O clk I 输入 /输出时钟端 14 REF+ I 正基准电压端 13 REF I 负基准电压端 20 VCC 正电压端。 各引脚的使用详细介绍。 1． AIN0AIN10这 11个模拟信号输入由内部多路 选器选择。 对 I/O clk，驱动源阻抗必须小于或等于 50 欧并且能够将模拟电压由 60PF 的电容来限制其斜率。 2． 在 CS 端的一个由高低 变化将复位内部计数器并控制使能 data out,data input 和 I/O clk。 一个由低至高的变化将在一个设置时间内禁止 data input和 I/O clk. 3． 串行数据输入端 data input是一个 4位的串行地址选择下一个即将被转换的所需的模拟输入或测试电压。 串行数据以 MSB 为前导并在 I/O clk 的前 4个上升沿被移入。 在 4 个地址位被读入地址寄存器后， I/O clk 将剩 下的几位依次输入。 4． Data out 在 CS 为高时处于高阻抗状态，而当 CS 为低时处于激活状态。 CS一旦有效，按照前一次转换结果的 MSB/LSB 值将 data out 从高阻抗状态转变第 页 13 成相应的逻辑电平， I/O clk 的下一个 下降沿将根据下一个 MSB/LSB 将 data out 驱动成相应的逻辑电平，剩下 的各位依次移出。 5． EOC 在最后的 I/O clk 下降 沿之后，从高电平变为低电平并保持低直到转换完成及数据准备传输。 6． GND 端是内部电路的地回路端，除加有说明外，所有电压测量都相对于 GND 7． I/O clk 端串行输入并完成以下四个功能：第一，在 I/O clk 的前 8 个上升沿，它将 8 个输入数据信键入输入数据寄存器。 在第 4 个上升沿之后为多路器的地址。 第二，在 I/O clk 的第 4 个下降沿，在选定的多路器的输入端上的模拟输入电压开始和电容器充电并继续到 I/O clk 的最后一个下降沿。 第三，它将前一次转换的数据的其余 11 位 移出 data out 端。 在 I/O clk 的下降沿时数据变化。 第四，在 I/O clk 的最后一个下降沿它将转换的控制信号传送到内部的状态控制位。 8． REF+端通常接 VCC，最大输入电压范围取决于加于本端与加于 REF端的电压差。 9． REF端通常接地。 第 页 14 4. 总体设计 技术要求 1） 最高量程为： 500V。 2） 分为三档量程： 5V， 50V， 500V。 可以通过调档开关实现各档位。 最高 精度为。 3） 能测交流电压。 4） 被测电压的电压值小于 1V时，有自动换以 MV为单位显示。 5） 通过按键可以显示 5秒的 平均电压的电压值。 2．设计方案： 根据上述，我 选择单片机与 A/D 转换芯片 结合的方法实现本设计。 使用的基本元器件是： AT89C51 单片机， TLC2543 模数转换芯片， 1602 液晶显示器，开关，按键，电容，电阻，晶振，标准电源等等。 设计的基本框图如下： 图 2 系统设计框图 单片机系统模块 1602 液晶显示模块 A/D 转换模块 输入电路模块 按键模块 第 页 15 硬件电路系统模块的设计 根据上述选择的各元器件， 各电路模块的电路图如下描述。 1．单片机系统 单片机最小系统包括晶振电路，复位电路，电源。 其 原理 图如下： 图 3 单片机最小 系统 原理图 此模块中，单片机的晶振是 12MHZ， C1 和 C2 的电容是 10UF， C3 可选 110UF。 R1电阻为 1K。 2．输入电路 第 页 16 由于输入电路的电压比基准电压（ 2V）高很多，因此在输入电路必须加电压衰减器。 衰减电路可由开关来选择不同的衰减率，从而切换档位。 则 完整 输入电路如下： 图 4 输入电路 通过计算，可知设计衰减器用的电阻 R2， R3和 R4 分别为： 9M， 900K， 100K控制档位的开关是 双开关 的， 目地是能够使 单片机 CPU 自动识别档位 ，即可用相应的档位的数据转换的算法计算出正确的电压值。 被测电压输入端、 整理过的模拟电压输入端 ，开关与单片机的连接 如图所示。 3． A/D 转换芯片与单片机的连接 此设计中选择的是 A/D 转换芯片的通道 0， A/D 芯片的数据输入口连接单片机的 口，数据输出口连接单片机的 口，芯片使能端连接单片机的 口，脉冲端连接单片机的 口。 模块连接如 图 5 所示。 第 页 17 图 5 模块连接图 4. 交流输入端与 A/D 芯片的连接 交流电压不能直接输入 A/ D 芯片，必需通过整流、滤波 才能输入 A/D 转换器 [13]。 如图所示： 图 6 芯片连接 第 页 18 交流电压从 out1 输入，通过以上电路 整 流 滤波，从 out2 输出较稳定的直流电压。 5． 1602 液晶与单片机连接 此模块液晶的 RS， RW和 E端分别连接单片机的 ， 和 口；液晶的数据各端口连接单片机的 P0 口 [11]。 具体如下图所示。 图 7 液晶连接模块 6. 键盘与单片机的连接 如下。 此键盘的一端与单片机的 口连接，另一端接地。 原理图如下所示。 图 8 开关连接 第 页 19 该键盘的功能：当键盘被按下时，即可计算后 5秒的平均电压值。