电压表实习报告.docx

该【电压表实习报告 】是由【Duan940628】上传分享，文档一共【17】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【电压表实习报告 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。CompanyDocumentnumber:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电压表实****报告
单片微型计算机与接口技术实****报告
课题名称:数字电压表设计
专业:通信工程
姓名:赵辉
班级学号:
班级:通信09-1
指导教师:***威
摘要
数字电压表(DigitalVoltmeter)是出现在50年代初,60年代末发起来的电压测量仪表,简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表,也就是连续的电压值转变为不连续的数字量,加以数字处理然后再通过显示器件显示。这种电子测量的仪表之所以出现,一方面是由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域,提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求,即为了实时控制及数据处理的需要;另一方面,也是电子计算机的发展,带动了脉冲数字电路技术的进步,为数字化仪表的出现提供了条件。所以,数字化测理仪表的产生与发展与电子计算机的发展是密切相关的;同时,为革新电子测量中的烦锁和陈旧方式也催促了它的飞速发展,如今,它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。
传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求,采用单片机的数字电压表,由精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还可与PC进行实时通信。目前,由各种单片A/D转换器构成的数字电压表,已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,示出强大的生命力。与此同时,由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。这次设计的重点是介绍单片A/D转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。
目录
实****题目……………………………………………………4
实****目的……………………………………………………4
实****要求……………………………………………………4
实****环境……………………………………………………4
实****内容……………………………………………………4
设计原理……………………………………………………4
用电位计提供模拟电压………………………………………4
2、串行显示74HC595完成LED显示…………………………4
89S52单片机……………………………………………5
1、单片机的基本功能……………………………………………5
2、单片机的基本结构……………………………………………6
A/D转换TLC2543芯片………………………………7
1、TLC2543芯片的封装引脚图和引脚说明…………………7
2、控制字…………………………………………………………9
3、TLC2543串行A/D转换器……………………………………10
设计过程…………………………………………………11
1、系统总图…………………………………………………………11
2、A/D转换部分…………………………………………………12
3、电源部分……………………………………………………13
4、主程序设计……………………………………………………13
实****心得…………………………………………………16
参考资料………………………………………………17
一、实****题目:数字电压表设计
二、实****目的
1、掌握单片机接口技术的功能和基本的应用。
2、正确应用中断程序的中断触发程序,掌握LED灯显示的原理和控制方法。
3、正确应用中断程序的中断触发程序,掌握LED灯显示的原理和控制方法。
4、进一步学****汇编语言和C语言。
5、加强学****基本知识,并且将所学的只是应用到现实设计中去。
三、实****要求
1、掌握单片机设计原理,SPI总线原理,TLC2543的基本应用。
2、利用A/D转换器设计一数字电压表,量程为0—+,通过4位数码管显示。
四、实****环境
1、上机利用编写,利用WAVE或kiel进行调试。
2、编译通过后下载到试验箱进行验证。
五、实****内容
1、用电位计提供模拟电压
2、用串行A/DTLC2543采集电压
3、利用串行显示74HC595完成LED显示当前电压值
六、设计原理
1、用电位计提供模拟电压
电位计或称电压计,也称为可变电阻器,通常被制造成不管使用多久均能维持原有的特性,若当位置传感器使用,电位计可以是直线或旋转式位置传感器。电位计输出一个电压值,其正比于沿着可变电阻器之滑动器的位置。因为温度变化、磨耗及滑动器与可变电阻器之间的污垢均会造成电阻变化,影响电位计的精度,因此,电位计有太低的准确度。由于材料的发展,特别是在导电性塑料,使得电位计在使用很长时间后仍可以维持原有特性,同时也改进它们的性能。
2、串行显示74HC595完成LED显示
每位LED显示器段选线和74HC595的并行输出端相连,每一位可以独立显示在多位LED显示时,为了简化电路,降低成本,节省系统资源,将所有的N位段选码并联在一起,由一片74HC595控制。由于所有LED的段选码皆由一个74HC595并行输出口控制,因此,在每一瞬间,N位LED会显示相同的字符。想要每位显示不同的字符,就必须采用扫描的方法,即在每一瞬间只使用一位显示字符。在此瞬间,74HC595并行输出口输出相应字符段选码,而位选则控制I/O口在该显示位送入选通电平,以保证该位显示相应字符。如此轮流,使每位分时显示该位应显示字符。由于74HC595具有锁存功能,而且串行输入段选码需要一定时间,因此,不需要延时,即可形成视觉暂留效果。
段选码由五片74HC595控制,段选数据由74HC595的SER引脚串行输入,由于输出使能时钟RCLK并接在一起,因此,五片74HC595并行输出端同时输出。而五个LED位选信号也并接在一起,因此,一次可以同时点亮五位LED。此过程类似于静态显示。每片74HC595并行输出端并接8位LED,用于扫描输出,此过程类似于动态扫描过程。此方法运用5片74HC595,n条位选信号,即可实现3n位LED显示。此种方法实现多位LED显示程序框图为图1所示,MCU为89S52。
图1
七、89S52单片机
1、单片机的基本功能
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
2、单片机的基本结构
单片机是由8个大的部分组成的,这8个部分分别是中央处理器(CPU).数据存储器(RAM).程序存储器(ROM/EPROM).输入、输出接口(I/O),又分为P0口P1口P2口和P3口,可编程串行口,定时、计数器,中断系统及特殊功能寄存器。
(1)AT89S52单片机的结构
上图是AT89S52单片机引脚配置图,40个引脚中,正电源和接地两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。引脚说明如下:
①Pin20:接地线
②Pin40:正电源接脚。正常工作或对片内EPROM烧写程序时,AT89S52可以接~范围内的直流正电源,一般取代+5V作为电源使用
③Pin19:时钟XTAL1脚,片内振荡电路的输入端
④Pin18:时钟XTAL2脚,片内振荡电路的输出端
⑤输入/输出(I/O)引脚:Pin39~Pin32为~输入/输出脚,Pin1~Pin8为~输入/输出脚,Pin21~Pin28为~输入/输出脚,Pin10~Pin17为~输入/输出脚。
⑥Pin9:RST复用信号复用脚。(当单片机通电后,时钟电路开始工作,在RST引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。初始化后,程序计数器PC指向0000H,P0~P3输出口全部为高电平,堆栈指针写入07H,其他专用寄存器被清“0”,RST由高电平变为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。
⑦Pin30:ALE/PROGALE,当访问外部程序存储器时,ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低字节,而访问内部程序存储器时,ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号,这个信号可以识别单片机是否在工作,也可以当作一个时钟周期向外输出;还有一个特点,当访问外部程序存储器时,ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM在编程期间,PROG将用于输入编程脉冲。
⑧Pin29:PESN,当访问外部程序存储器时,此引脚输出负脉冲选通信号,PC的16位地址数据将出现在P0和P3口上,外部程序存储器则把指令数据放到P0口上,由CPU读入并执行。
⑨Pin31:EA/VPP,程序存储器的内外部选通线。
八、A/D转换TLC2543芯片
1、TLC2543芯片的封装引脚图和引脚说明如下:
引脚说明:
引脚号
名称
I/O
说明
1-9,11,12
AIN0-AIN10
I
模拟输入端。
15
~CS
I
片选端。
17
Datainput
I
串行数据输入端。
16
Dataout
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/Oclk
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。
AIN0-AIN10这11个模拟信号输入由内部多路选器选择。对的I/Oclk,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。
在CS端的一个由高低低变化将复位内部计数器并控制使能dataout,datainput和I/Oclk。一个由低至高的变化将在一个设置时间内禁止datainput和I/Oclk.
串行数据输入端datainput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/Oclk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/Oclk将剩下的几位依次输入。
Dataout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dataout从高阻抗状态转变成相应的逻辑电平,I/Oclk的下一个下降沿将根据下一个MSB/LSB将dataout驱动成相应的逻辑电平,剩下的各位依次移出。
EOC在最后的I/Oclk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。
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
I/Oclk端串行输入并完成以下四个功能:第一,在I/Oclk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/Oclk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/Oclk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dataout端。在I/Oclk的下降沿时数据变化。第四,在I/Oclk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。
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。
REF-端通常接地。
2、控制字
TLC2543的工作过程如下:首先在8、12或16时钟周期里向片内控制寄存器写入8位的控制字,控制字中的2位决定时钟长度,在最后一个时钟周期的下降沿启动AD转换过程,经过一段转换时间,在随后的8、12或16个时钟周期里,从DATAOUT脚读出数据。
控制字的定义见下表:
控制字的前四位(D7-D4)代表11个模拟通道的地址;当其为1100-1110时,选择片内检测电压;当其为1111时,为软件选择的断电模式,此时,AD转换器的工作电流只有25uA.
控制字的第3位和第4位(D3一D2)决定输出数据的长度,01表示输出数据长度为8位;11表示输出数据长度为16位;X1表示输出数据长度为12位,X可以为1或0。控制字的第2位(D1)决定输出数据的格式,0表示高位在前,1表示低位在前。控制字的第1位(D0)决定转换结果输出的格式。当其为0时,为无极性输出(无符号二进制数),即模拟电压为Vnef+,时,转换的结果为0FFFH;模拟电压为Vnef-时,转换的结果为0000H。当其为1时,为有极性输出(有符号二进制数),即模拟电压高于(Vnef+-Vnef-)/2时符号位为0;模拟电压低于(Vnef+-Vnef-)/2时符号位为1;模拟电压为Vnef+时,转换的结果为03FFH;模拟电压为Vnef-时,转换的结果为0800H。模拟电压为(Vnef+-Vnef-)/2时,转换的结果为0000H。