tlc549和tlc5615模数数模转换

tlc549和tlc5615模数数模转换 一、 题目:基于C语言的TLC549和TLC5615模数、数模转换系统设计 设计要求 1、查阅资料，熟悉硬件和软件; 2、掌握TLC549芯片和TLC5615芯片的特性，引脚功能。 3、确定详细软件#设计#，画程序流程图。 4、根据TLC549的时序图，使用C语言编写单片机STC89C52与TLC549的软件通信程序 代码。实现模/数转换功能。 5、根据TLC5615的时序图，使用C语言编写单片机STC89C52与TLC5615的软件通信程 序代码。实现数/模转换功能。 6、整合模数、数模转换代码，实现信号发生器在TLC549输入端输入正弦波(频率不限)， 示波器在TLC5615输出端测量到同样的正弦波,输出波形。 7、撰写课程设计。 三、微型计算机控制技术课程设计报告内容 1、设计要求 2、方案论证 TLC549 (1)模/数转换器的作用 (2)芯片特性; (3)引脚功能 (4)时序控制 TLC5615 (1)数/模转换器的作用 (2)芯片特性简介 (3)引脚功能 (4)时序控制 3、硬件设计 4、软件设计(包括流程图及代码) 5、测试分析 6、小结 参考文献 试验报告 课程设计报告书 课题名称 姓 名 学 号 专 业 指导教师 机电与控制工程学院 年 月 日 任 务 书 录 目 1、绪论………………………………………………………………… XX 2、方案论证(规划、选定)…………………………………………… XX 3、方案说明(设计)……………………………………………………… XX 4、硬件方案设计………………………………………………………… XX 5、软件方案设计………………………………………………………… XX 6、调试……………………………………………………………………XX 7、技术小结(结束语)………………………………………………… XX 8、参考文献…………………………………………………………… XX 9、附录(源程序代码、电路图等)……………………………………XX 正文页(正文内容设定见目录) 指导教师 评 语 课程设计 指导教师 成 绩 签 字 年 月 日 1. 绪论 本实验主要是基于单片机微型控制器的控制，实现将模拟信号转换成数字信号的一个简单实验。通过这个实验，可以为广大研究人员提供一个比较系统的模数数模转换基础资料，以便于将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换成模拟信号。 2. 方案论证 2.1.试验原理 本实验主要是通过单片机stc89c52芯片控制模数转换芯片tlc549将所给模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号读进数模转换芯片tlc5615，从输出端口将转换后的信号输出来。 可用图1简洁明了地表现出来: 数数模模 模转单拟 拟转换 片换芯信信机 Stc89c5 芯片号 tlc5615 号片 tlc549 输 输出 入 图1 设计框图 2.2模/数转换器 (1)模/数转换器的作用 TLC549是一种高性能的,位A/D转换器，它以,位开关电容逐次逼近的实现A/D转换，本实验通过用该芯片采集模拟量，然后将采集到的模拟量转换为数字量后送至单片机。 (2)芯片特性; TLC549芯片, 可与通用微处理器、控制器通过I/ O CLOCK、CS、DATA OU T 三条口线进 行串行接口。具有4MHz 片内系统时钟和软、硬件控制电路, 转换时间最长17?s, T LC549 允许的最高转换速率为40 000次/ s。 其极限参数如下: ? 电源电压: 6. 5V ; ? 输入电压范围: 0. 3V~ VCC+ 0. 3V ; ? 输出电压范围: 0. 3V~ VCC+ 0. 3V ; ? 峰值输入电流( 任一输入端) : ? 10mA ; ? 总峰值输入电流( 所有输入端) : ? 30mA; ? 工作温度: 0 ? ~ 70 ? (3)引脚功能 Tlc549的引脚图如下: TLC549各引脚功能如下: ?ANALOG IN，模拟量输入端; ?scLK，串行时钟输入端; ?cs，芯片选择，低有效; ?DATA OuT，数字量输出端; ?GND，模拟地; ?REF+，基准电压输入端; ?REF-，基准电压负端; ?VCC，正电源电压端。 (4)时序控制 Tlc 549的工作时序图如下: 当CS为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O 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I/O CLOCK，以减少多路(片)A/D 并用时的I/O控制端口。一组通常的控制时序为: (1)将CS置低。内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATA OUT端上。 (2) 前四个I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5个位(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输入。 (3)接下来的3个I/O CLOCK周期的下降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)个转换位， (4)最后，片上采样保持电路在第8个I/O CLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8(D2、D1、D0)个转换位。保持功能将持续4个内部时钟周期，然后开始进行32个内部时钟周期的A/D转换。第8个I/O CLOCK后，CS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。如果CS为低时I/O CLOCK上出现一个有效干扰脉冲，则微处理器/控制器将与器件的I/O时序失去同步;若CS为高时出现一次有效低电平，则将使引脚重新初始化，从而脱离原转换过程。 在36个内部系统时钟周期结束之前，实施步骤(1),(4)，可重新启动一次新的A/D转换，与此同时，正在进行的转换终止，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。 若要在特定的时刻采样模拟信号，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时钟下降沿开始采样，却在第8个I/O CLOCK的下降沿开始保存。 2.3数/模转换器 (1)数/模转换器的作用 TLC5615是一个串行10位DAc芯片，它以10位开关电容逐次逼近的方法实现D/A转换。本实验通过用该芯片采集数字量，然后将采集到的数字量转换为模拟量后送至示波器。 (2)芯片特性; Tlc5615只需要通过3根串行总线就可以完成10位数据的串行输入，易于和工业标准的微处理器或微控制器(单片机,DsP)接口，适用于数字失调与增益调整以及工业控制场合。其主要特点如下: ?单5V电源工作; ?3线串行接口; ?DAc输出的最大电压为2倍基准输入电压; ?上电时内部自动复位; ?微功耗，最大功耗为1(75mw; ?转换速率快，更新率为1(21MHz; ?建立时间125μs; (3)引脚功能 Tlc5615的引脚图如下: 各引脚功能如下: ?DIN，串行二进制数输入端; ?scLK，串行时钟输入端; ?cs，芯片选择，低有效; ?DOuT，用于级联的串行数据输出; ?AGND，模拟地; ?REFIN，基准电压输入端; ?OuT，DAc模拟电压输出端; ?VDD，正电源电压端。 (4)时序控制 Tlc 5615的工作时序图如下: 当片选 CS为低电平时，串行输人数据才能被移人l6位移位寄存器。当 CS为低电平时，在每 一个SCLK时钟的上升沿将DIN的一位数据移入16位移寄存器。注意，二进制最高有效位被导前移入。 接着， CS的上升沿将16位移位寄存器的1O位有效数据锁存于lO位DAC寄存器，供DAC电路进行转 为高电平时，串行输人数据不能被移人l6位移位寄存器。注意(CS的上升和下降都换;当片选CS 必须发生在SCLK为低电平期间。 2.4对整个电路进行仿真 出现的结果是 仿真图 U1A1939XTAL1P0.0/AD038P0.1/AD1B37P0.2/AD21836XTAL2P0.3/AD3C35P0.4/AD434P0.5/AD5D33P0.6/AD6932RSTP0.7/AD7U32127P2.0/A8SCLKOUT2236P2.1/A9CSREFIN231P2.2/A10DIN29244R1PSENP2.3/A11DOUT3025D310kALEP2.4/A123126U2(AIN)TLC5615C(L)D10BQ015EAP2.5/A1327P2.6/A1428P2.7/A15U211026P1.0/T2P3.0/RXDAINSDO21115P1.1/T2EXP3.1/TXDREF+CS31237R2P1.2P3.2/INT0REF-SCLK41310kP1.3P3.3/INT1514TLC549P1.4P3.4/T0615D4P1.5P3.5/T171610BQ015P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RDD2AT89C52LED-REDC1 2000uf R3300 (绿色的是输出端波形，红色的事输入端波形) 输入是正弦波的时候输出是(不能输出负电压) 输入是方波的时候输出是 3. 硬件方案设计 3.1单片机最小系统部分 3.2串口部分 模数转换tlc549部分 数模转换部分tlc5615部分 4. 软件方案设计 本实验要求用stc89c52，max232，tlc549和tlc5615四种芯片，其中stc89c52是单片机微型控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型计算机，同时它体积小，质量轻，价格便宜。Stc89c52是整个实验的核心，通过它的控制完成各个模块的正常工作。Max232是一个串口芯片，它的功能主要是实 现电脑和单片机之间的通信。Tlc549是一个模数转换芯片，它是一个串行输出的八位芯片， 实现模数转换。Tlc5615是一个数模转换芯片，它是一个串行输出的十位芯片，实现数模转 换。 程序流程图: 开始 Tlc549模数转换 Stc89c52单片机 Tlc5615数模转换 结束 对应的程序是: #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long sbit led=P1^3; sbit tlc_clk = P1^0; sbit tlc_data = P1^1; sbit tlc_cs = P1^2; sbit cs=P2^0; sbit sclk=P2^1; sbit din= P2^2; /*---------------------延时函数----------------------*/ void delay(uchar z) { uint x; for(x=z;x>0;x--); } /******************************************************************/ /* 作用:向TLC5615 写入数据*/ /******************************************************************/ write_5615(ulong da) { uchar i; cs=1; sclk=0; cs=0; da=da&0x0ff; //da<<=8; for(i=0;i<12;i++) { if((bit)(da&0x80)==1) din=1; else din=0; sclk=1; da<<=1; sclk=0; } sclk=0; cs=1; _nop_(); _nop_(); } /*-----------------------TLC549子函数-----------------------*/ void read_tlc() { uchar i,j=0,k; tlc_clk=0; tlc_cs=1; tlc_cs=0; delay(2); for(i=0;i<8;i++) { j=j<<1; k=tlc_data; tlc_clk=1; delay(1); tlc_clk=0; //共移出8位数据 j=j+k; } tlc_cs=1; led=0; write_5615(j); _nop_(); _nop_(); } void main() { while(1) { read_tlc(); } } 5. 调试 5.1硬件调试 查出问题有 (1)单片机地线没接 (2)Tlc549参考电压没接 (3)Max232一电容接错 将错误一一改正 5.2软件调试 从开始到结束出现的软件问题 (1)tlc549采样程序出错 (2)忽略了tlc549是八位精度，而tlc5615是十位精度 (3)没有考虑数模转换只能输出正电压，即没有考虑tlc5615的电压输出范围 5.3软件和硬件联合调试 (1)不清楚tlc549正常工作否，在单片机的p1.4接口接了一个低电平控制的二极管来监督tlc549是否正常工作，如果正常工作，那么二极管将会发光。 (2)当程序烧进单片机时，输出端没有显示，故在输入端输入一个高电平模拟信号，发现输出是高电平，再在输入端输入一个低电平模拟信号，发现依然是高电平，故猜测是硬件没有正 常工作，检查出是硬件问题。 5.4软件和硬件联合测试 当输入正弦波形时，输出是: 当输入时正弦波形时: 6. 小结 通过这次试验，使自己的动手能力提高了很多，使自己的分析问题能力也提高了很多，不过最有价值的是自己知道遇到问题该怎么去解决，怎么去做。不过，也发现了自己的不足，比如看文档不是怎么细心，如数模转换芯片只能输出正电压，还有焊接硬件时将电路焊接错了，希望在以后能够不断改掉自己的不好习惯，同时扎实自己的理论基础。 参考文献 1.《微型计算机控制技术》，潘新明，王燕芳，高等教育出版社，2001.7