【正文】 輸入電壓范圍： 至 Vcc+； 輸出電壓范圍： 至 Vcc+； 正基準電壓： Vcc+； 負基準電壓： ； 峰值輸入電流： 177。 (1)TLC1549 的 性能特點： 10 位分辨率Ａ／Ｄ轉換器； 內在的采樣和保持； 總不可 調整誤差177。 本芯片 具備自動采樣保持功能，采取差分基準電壓高阻輸入，可按比例量程校準轉換范圍， 可以 實現(xiàn)低誤差的轉換 ， 總不可調整誤差 為 177。 在本設計中采用按鍵電平復位電路，如圖 復位電路 圖 復位電路 原理 圖 P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 3 2 /I N T 012P 3 3 /I N T 113P 3 4 /T 014P 3 5 /T 115X218X119R E S E T9P 3 0 /R X D10P 3 1 /T X D11GND20P S E N29A L E /P R O G30E A / V P P31P 3 6 /W R16P 3 7 /R D17P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P 0 732P 0 633P 0 534P 0 435P 0 336P 0 237P 0 138P 0 039VCC40U1 A T 8 9 S 5 2S5 KG+C E 1 10uf+ 5 VR1 10k+ 5 VP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7P 3 2P 3 3P 3 4P 3 5T X DR X DSTC89C52 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 14 A/D轉換電路 相關 TLC1549 是美國德州儀器公司生產的 10位模數(shù)轉換器。手動復位也是通過 設計 專用的復位電路 來 實現(xiàn) 復位 。加電復位是指通過專用的復位電路產生復位信號。 它的 穩(wěn)定 直接影響單片機系統(tǒng)工作的可靠性，因此，復位電路的設計和研究 非常重要 。 CPU 就是以兩相時鐘 P1 和 P2 為基本節(jié)拍協(xié)調單片機各部分有效 的進行工作 。 圖 晶振電路圖 晶振電路圖的設計采用內部方式時鐘電路 方式 ，如圖 ， 晶體振蕩器的振蕩信號從 XTAL2 端送入內部時鐘電路， 它將該振蕩信號二分頻，產生一個兩相時鐘信號 P1和 P2 供單片機使用。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE激活。對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 12 入編程脈沖（ PROG）。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位 。 端口引腳 第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程和程序校驗的控制信號。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 對 P3 端口寫 “1” 時 ， 內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗時 ， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。在這種應用中， P2口使 用很強的內部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 引腳號第二功能： T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信 號和方向控制） 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 11 MOSI（ 在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸 出 緩沖器能驅動 4個 TTL邏輯電平。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。對 P1端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗時，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0不具有內部上拉電阻。對 P0 端口寫 “1” 時，引腳用作高阻抗輸入 。 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 10 圖 STC89C52 引腳圖 STC89C52 引腳圖如圖 ， 引腳說明如下： P0 口： P0 口是一 個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。低功耗空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié)Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口 ， 片內晶振及 時鐘電路。 片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器 。 STC89C52 是一種低功耗 、 高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 。 。 9. 全雙工 UART 串行 通道 。 7． 8個中斷源。 5． 32個可編程 I/O 口線 。 3． 看門狗定時器 。 1000 次擦寫周期。在考慮經(jīng)濟性和滿足需求前提下，本系統(tǒng)選用 STC 公司生產的 8 位 89C52 單片機作為整個系統(tǒng)的控制中心。 6．該系統(tǒng) 設計的 有 元器件必須滿足 5 伏的工作電壓 ，并且通過硬件的設計滿足所有元器件的電源電壓的需求 。 選用芯片必須是同一個系列，若是 CMOS 系列則盡量不選用 TTL 系列的芯片。 4．系統(tǒng)中的相關的 原 器件要盡可能做到性能 的相互 匹配。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，其相應時間要比直接用硬件實現(xiàn)來得長，而且占用 CPU 時間。 3．硬件結構應結合軟件 設計 方案 結合 考慮。 2． 單片機的 系統(tǒng) 擴展與外圍設備配置的水平應充分滿足應用系統(tǒng)的功能要求 來設計 ，并留有適當?shù)挠嗟?，以便二次開發(fā)。系統(tǒng)的擴展和配置設計遵循下列 原則： 1．盡 量 選擇典型電路， 采用 符合單片機的常規(guī)用法。在本系統(tǒng)中， STC89C52 單片機內部的功能單元已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)設計需要，不需要系統(tǒng)擴展。 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 8 第 2 章 系 統(tǒng) 的 硬件結構 第 硬件系統(tǒng) 的 設計原則 一個 以 單片機 為處理器的 系統(tǒng) 中 硬件電路 的 設計包含有兩部分 ：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內部的功能單元，如 ROM、 RAM、 I /O 口、定時 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等容量不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行 系統(tǒng) 擴展，選擇合適的芯片 并 設計相應的電路。特別是在軟件 的 設計中，這種方法提高 了程序的可移植性，為以后的功能擴展 提供了 空間 。 其中，被測電壓由交直流輸入電壓轉換成穩(wěn)定模電信號，穩(wěn)壓電源電路為單片機， AD 轉換器， LCD 等元器件 提供 +5V工作電源電壓。 第 系統(tǒng) 總體設計 圖 系統(tǒng) 總體設計 框 圖 STC89C52 顯 示 電路 Ａ /Ｄ 轉 換 電 路 交直流輸入 電 路 穩(wěn)壓電源電路 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 7 系統(tǒng)總體設計框圖如圖 所示， 整個系統(tǒng)的 工作原理：輸入的電壓經(jīng) 交直流輸入電路 ， 將采樣電壓發(fā)送到 TLC1549,然后由 TLC1549 將模擬電壓轉換成數(shù)字量輸 出送至 單片機處理。單 +5V 電源供電，低功耗、長壽命、高可靠性。標準的接口特性，適配 M6800 系列 MPU的操作時序。具有 64個字節(jié)的自定義字符 RAM ，可自定義 8個 5 8 點陣字符或4個 5 11 點陣字符。 主控制驅動 IC 為HD44780 及其他公司全兼容 IC 如： NT3881 NOVATEK KS0066 SAMSUNG SPLC78A01 SUNPLUS。因此，在本設計中顯示電路采用 LCD1601液晶顯示屏。因此只要設計出一種型號的接口電路，在指令設置北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 6 上稍加改動即可使用各種規(guī)格的字符型液晶顯示模塊。 LCD顯示電路 的 論證 在現(xiàn)代數(shù)字產品的 研究與生產中， 字符型液晶顯示模塊 被 廣泛應用于智能儀表、通訊、辦公自動化及軍工等領域。因此，我 選用德州儀器制造的 TLC1549 芯片， 由于 TLC1549 采用 CMOS 工藝 ， 內部具有自動采樣保持、可按比例量程校準轉換范圍、抗噪聲干擾功能，而且開關電容設計使在滿刻度時 最大 總誤差僅為 177。 這類 AD速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。串并行比較型 AD 結構上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由 2 個 n/2 位的并行型 AD轉換器配合 DA轉換器組成，用兩次比較實行轉換，所以稱為 Half flash(半快速 )型。 并行比較型 AD 采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉換，又稱 flash(快速 )型。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率，但缺點是由于轉換精度依賴于積分時間，因此轉換速率極低。按 A/D 轉換 基本原理的 特點 ， A/D 轉換芯片分為 積分型，逐次逼近型，并行比較型 /串并行型，Σ Δ調制型，電容陣列逐次比較型 以 及壓頻變換型。 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 5 A/D轉換 電路 的 論證 現(xiàn)在 市場上的 A/D 轉換芯片種類繁多。同時 STC89C52 具有 256 8? 字節(jié)內部 RAM, 32 位輸出 /輸入口線， 3 個 16位定時器 /計數(shù)器， 6個中斷源 2 級中斷處理能力，具有 低功耗空閑 和掉電兩種節(jié)電模式。 其中的 STC89 系列 8 位 Flash 單片機，與 8051 系列單片機相兼容，特別是 STC 公司推出的 89C52 低功耗 高性能的 8 位 COMS 單片機。在本 次 設計中， 8位單片機就能滿足 電壓表 系統(tǒng)的設計需 求 。 因為 單片微理器 的優(yōu)異性，其 集成度高，系統(tǒng)結構簡單，應用靈活，處理功能強，運算速度快 ，這 一系列優(yōu)點，使單片 機 為 數(shù)字電壓表設計 基礎的 控制 系統(tǒng)容易 實現(xiàn) 體積小，性能好，設計靈活性高， 價格便宜，易于產品化 等多方面指標 。 5. 核心控制部件采用單片機控制， 充分 利用單片機資源。 3. 輸出數(shù)據(jù)用 LCD 液晶顯示 。 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 4 第 1章 整體設計 第 設計 指標 設計一個具有自動選檔功能的數(shù)字電壓表， 其 設計 指標 基本 如下 ： 1. 電壓測量范圍： 0220V。而應用 單片機技術 為核心 設計 的數(shù)字 式 電壓表，其 各方面性能優(yōu)異，正是現(xiàn)在社會生產生活中所需要的 。以 單片機式 數(shù)字電壓表 技術 為核心，可以擴展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 3 化儀表（如：溫度計，濕度計，酸度計，重量，厚度儀等），覆蓋了電子電工測量，工業(yè)測量，自動化儀表等各個領域。為克服這種缺憾， 20 世紀 90年代初，一種“數(shù)字 /光柱”的雙重顯示儀表已經(jīng)出現(xiàn)，并成功地應用于生產實踐中 。這使的按鍵變少，操作簡單。 (5)操作簡單化 。 儀器儀表在設計和使用中的安全性，對生產廠家和廣大用戶都至關重要。 為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀察連續(xù)變化量的