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1、航空职业技术学院航空职业技术学院题 目： 基于单片机的直流可调电源的设计系部名称： 航空电子电气工程系 专业班级： 电 气0902班 学生姓名：学 号： 200900012037 指导教师：教师职称： 讲 师 2012年 5月 20日摘 要随着电子技术的迅速发展,直流电源应用非常广泛,其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能,目前,市场上各直流电源的基本环节大致相同，主要都包括交流电源、交流变压器(有时可以不用)、整流电路、滤波稳压电路等。因此对稳压直流电源的工作原理的理解非常必要。本文运用了将单片机控制系统应用于开关稳压电源的方法和原理，提出的开关电源可调稳压输出的观点。认为可以实现开关
2、电源的数控调节，并通过分析稳压工作原理、电压调节方法、AD芯片和单片机的工作原理，使输出电压下实现了0V18V步进调节并具有“+”、“-”步进调节，最小步进为0.05V。经过调节的电源电压进过A/D转换和单片机处理，用相应的显示设备直观的显示出来，最终得出了直流开关电源在单片机的控制下能够输出稳定的、可调的直流电压的结论。该可调稳压电源不仅具有开关电源体积小，损耗低，效率高的优点，还具有线性电源输出电压纹波小，输出特性好的优点。并且引入单片机控制，使其在功能上具有一定智能化，能够满足一般低限度场合的供电需要。具有一定的的研究意义及实用价值。关键字: 稳压电源，单片机，AD芯片AbstractW
3、ith the rapid development of electronic technology, the DC power supply is widely used, its quality directly affects the electrical device or control the working performance of the system, at present, the market of the direct current power supply the basic link of roughly the same, mainly includes t
4、he AC power, the AC transformer ( sometimes can not), a rectification circuit, a filtering voltage stabilizing circuit. So the regulated DC power supply, the working principle of the understanding is necessary.This paper discusses the application of the single chip microcomputer control system appli
5、ed in switching power supply method and principle, put forward switching power supply adjustable voltage regulator output point of view. That can realize switching power supply control regulation, and through the analysis of the working principle of voltage, voltage regulation method, A / D chip and
6、 the principle, so that the output voltage to achieve 0.1 15V step regulator. Finally draw the conclusion that the DC switching power supply under the control of single-chip microcomputer can output stable, adjustable DC voltage to the conclusion.The adjustable regulated power supply not only has th
7、e switching power supply has the advantages of small volume, low loss, also has the advantages of small output ripple voltage of linear power supply, output characteristics of good advantages. And the introduction of SCM control, its function has certain intelligence, can satisfy the general low lim
8、it the power needs of occasions. Has certain research value and practical significance.Keywords: Regulated Power Supply SCM A/D Chip目录摘 要2Abstract3目录4第1章 绪论61.1 稳压电源的发展和现状61.1.1 线性稳压电源61.1.2 开关稳压电源71.2 稳压电源的应用7第2章 电源设计方案论证92.1 设计方案的分析92.1.1方案一采用分立元件92.1.2方案二采用单片机为控制核心102.2 方案选择11第3章 电源系统硬件介绍123.1 AT
9、89S52单片机的介绍123.1.1主要性能133.1.2功能引脚说明133.1.3 控制或与其他电源复用引脚RST，ALE,VPP133.1.4 输入/输出引脚143.1.5 AT89S52内部电路框图153.2 数码管显示163.2.1 数码管结构及原理163.2.2 数码管显示方式183.3 TLC1543AD转换芯片193.3.1 TLC1543芯片的工作时序203.3.2 TLC1543的软硬设计要点213.3.3 TLC1543芯片的应用223.4 TIP41芯片223.5 DAC0832转换芯片233.5.1 DAC0832引脚功能说明233.5.2 D/A转换原理253.5.3
10、 D/A转换器性能参数283.5.4 DAC0832的工作方式29第4章 电源硬件电路设计304.1硬件电路的总体结构304.2主机电路设计314.3 系统电源模块硬件电路设计324.3.1 系统供电模块电路设计324.3.2电压调整模块344.4 DA转换模块354.5 A/D模数转换电路364.6 键盘电路设计374.7数码管显示电路384.7.1 74LS373芯片384.7.2 74ls138芯片394.8串行通信接口电路404.9复位电路414.10 时钟电路424.11 硬件电路PCB图424.12硬件扛干扰措施43第5章 电路软件设计44第6章电路板的焊接及调试456.1电路板的
11、焊接456.2电路板的调试45结 论47参考文献48致 谢49附录一 系统原理图50附录2 程序源代码51第1章 绪论随着电力电子技术的迅速发展,直流电源应用非常广泛,其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高、效率低。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。1.1 稳压电源的发展和现状随着电子技术的发展，人们对如何提高电源的转换效率，增强对电网的适应性，缩小体积，减轻重量进入了深入的研究。开关电源应运而生。七十年
12、代，便应用于电视机的接收，现在已经广泛用于彩电，录像机，计算机，通讯设备，医疗器械，气象等行业。其中电源是电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性与稳定性，而且电子设备的故障60%来自电源，因此作为电子设备的基础元件，电源受到越来越多的重视。现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关稳压电源两大类。1.1.1 线性稳压电源所谓线性稳压电源，是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区。将220V、50Hz的工频电压经过线性变压器降压以后，经过整流、滤波和稳压，输出一个直流电压。线性稳压源的优点是：电源稳定度及负载稳定度较高；输出纹波电压小；瞬态响应速度快；线路结构简单，
13、便于维修；没有开关干扰。缺点是：功耗大、效率低，其效率一般只有3560%；体积大、质量重、不能微小型化；必须有较大容量的滤波电容。其中，交换效率低下是线性稳压电源的重要缺点，造成了资源的严重浪费。在这种背景下，开关稳压电源应运而生。任何电子设备均需直流电源来供给电路工作。特别是采用电网供电的电子产品。为了适应电网电压波动和电路的工作状态变化，更需要具备适应这种变化的直流稳压电源。1.1.2 开关稳压电源稳压电源的调整管工作在开关状态，主要优越性是交换效率可高达7095%。开关稳压电源的优越性还体现在：功耗小、效率高。晶体管在激励信号的激励下，交替的工作在导通-截止的开关状态，转换速度很快，频率
14、一般为50kHz左右。开关晶体管的功耗很小，电源的效率可以大幅度的提高，达到80%以上。体积小、重量轻。开关稳压电源里没有采用笨重的工频变压器。调整管上的耗散功率大幅度降低以后，省去了较大的散热片。而且稳压范围宽。开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来控制，在工频电网电压变化较大时，它仍能保证有效的稳定输出电压。开关稳压电源实现稳压的方法也较多，可以根据实际应用的要求，灵活的选用各种类型的开关稳压电源。电路形式灵活多样。稳压电源的主要问题是电路比较复杂。输出纹波电压较高，瞬态响应差，并且存在较为严重的开关干扰。当今，开关稳压电源的进一步推广应用的
15、困难是它的制作技术难度大，维修麻烦和成本较高。稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的。开关稳压电源中采用了开关变压器，使之由一组输入，得到极性，大小各不相同的多组输出。要进一步提高效率，必须提高电源的工作频率。但是，当频率提高以后，对整个电路元器件的要求，有了进一步的提高。这是需要解决的第二个问题。工作在线性状态的稳压电源，具有稳压和滤波的双重作用，因而串联线性稳压电源不产生开关干扰，且纹波电压输出较小。但是，在开关稳压电源中的开关管工作在开关状态，其交变电压和输出电流会通过电路中的元器件产生较强的尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰会进入市电电网，影响邻近的电子设备的正常工作。克服这一缺点，进一
16、步提高它的使用范围，是要解决的第三个问题。直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的稳压电源的输出电压范围为018V，额定工作电流为0.5A，并具有+、-步进电压调节功能，其最小步进为0.05V。此外，还可用数码管显示器显示其输出电压值。1.2 稳压电源的应用直流稳压电源已广泛地应用于许多工业领域中。在工业生产中(如电焊、电镀或直流电机的调速等)，需要用到大量的电压可调的直流电源，他们一般都要求有可以方便的调节电压输出的直流供电电源。目前，由于开关电源效率高
17、，小型化等优点，传统的线性稳压电源、晶闸管稳压电源逐步被直流开关稳压电源所取代。开关电源主要的控制方式是采用脉宽调制集成电路输出PWM 脉冲控制电压的输出，采用模拟PID调节器进行脉宽调制，这种控制方式，存在一定的误差和延滞性，而且电路比较复杂。本文设计了一种以高性能单片机为控制核心的输出电压大范围连续可调的功率开关电源，由单片机和电源电压调制电路产生PWM脉宽，对开关电源的主电路执行数字控制，电路简单，功能强大。因此本次毕业设计对学生在校所学的专业知识的运用有很大的意义，不仅会加强我们的动手能力也是一次实践，为以后走入社会奠定基础。毕业设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注
18、意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。 本次设计主要适用于自动化、电气工程及其自动化、测控与仪器等专业，要求学生们具备数字电路、模拟电路、电路基础、自动控制、电力电子、 C语言、电气控制相关课程的知识，并具备一些基本的实践操作水平，为以后的就业打好一定的基础。第2章 电源设计方案论证电源有线性稳压电源和开关电源，两者有优、缺点。前者稳定度高、输出电压连续可调、输出纹波小；
19、缺点是功耗大、效率低，为了解决散热问题须加散热片，增加了电源体积和重量。另外抗干扰能力较差。其原因是调整管工作在线性放大区，管子集电极电流和管压降都很大，耗散功率=很大。后者是利用晶体管工作在饱和导通和截止状态时，管耗很小。开关电源指调整管工作在开关状态。因此开关电源效率高，小型化等优优点。2.1 设计方案的分析可调稳压电源的设计可以通过几种方法实现，根据具体的设计要求，通过比较论证来确定我们到底要用哪个方案。2.1.1方案一采用分立元件采用模拟的分立元件，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，电网供给的交流电压u1（220V，50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，
20、在经过稳压电路。实现线性稳压电源稳定输出正、负5V、15V等并能通过变阻器可调输出018电压，但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响很大，因此所设计的指标不高，而且使用的器件较多，连接复杂，体积较大，供耗也大，效率低等。给焊接带来了麻烦，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度也受到影响。其方案的结构框图如2.1所示：图2.1直 流 电 源 基 本 组 成 框 图2.1.2方案二采用单片机为控制核心以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、过流检测电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电流、电压进行
21、数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的。采用单片机作为控制器的简易数控直流电源设计方案，本方案由运放组成的串联型稳压电源。既可实现稳定的电压输出，而且输出电压连续步进可调，满足设计要求。设计原理，直流稳压电源由电源变压器T、整流、滤波和稳压电路四部分组成。电网供给的交流电压u1（220V，50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压uI。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还
22、需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。如图2.2所示。设计方案采用单片机作为控制器完成数控部分、键盘、显示器接口控制。输出部分采用D/A0832与运算放大器UA714以及A/DTLC1543，实现系统稳压电源的连续步进可调。输出电压波形由单片机的输出数据控制，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出。利用软件和硬件结合的方法来设计稳压电源，其精度和稳定性都有所提高。其结构框图如下所示： 图2.2 可调电源结构框图2.2 方案选择以上两种方案均可以达到输出稳压电源的要求。方案一是利用纯硬件来实现其功能的，稳定度高、输出电压连续可调、输出纹波小；但是功耗
23、大、效率低，为了解决散热问题须加散热片，增加了电源体积和重量。另外抗干扰能力较差。其原因是调整管工作在线性放大区，管子集电极电流和管压降都很大，耗散功率=很大。方案二是以单片机核心控制器件，采用软硬件结合来实现的。而方案二基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。本电源采用全集成电路设计制成，具有短路过载自动保护功能。精度高，连续可调，利用晶体管工作在饱和导通和截止状态时，管耗很小。开关电源指调整管工作在开关状态。因此开关电源效率高，小型化等优优点。可用于多路实验用电。因此，我们采取方案二，通过单片机来控制直流稳压电源的输出。第3章 电源系统硬件介绍本系统由电源模块、调压
24、模块、DA转换模块、显示与键盘模块组成，下面将介绍电源系统的主要相关硬件，其中主要有单片机AT89s52、数模/模数转换芯片、数码管显示器件等。3.1 AT89S52单片机的介绍AT89S52单片机为ATMEL所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器，使用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AT89S52具有以下标准功能： 8k
25、字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 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。R8 位微控制器8K 字节在系统可编程。如下图所示：图3.1 单片机结构图3.1.1主要性能1.内部程序存储器：4KB2.外部数据存储器：128B3.外部程序存储器：可扩展到64
26、KB4.输入/输出口线：32跟（4个端口，每个端口8跟）5.定时/计数器：2个16位可编程的定时计数器。6.串行口：全双工，2跟7.寄存器区：在内部数据存储器的128B中划出一部分作为寄存器区，分为四个区，每个区8个通用寄存器。8.中断源：5个中断源，2个优先级别9.堆栈：最深128B10.布尔处理机：即位处理器，对某些单元的某位做单独处理。11.指令系统（系统时钟为12MHz时）：大部分指令执行时间为1us；少部分执行指令时间为2us；只有乘、除指令的执行时间为4us。3.1.2功能引脚说明引脚结构有双列只差封装（DIP）方式和方形封装方式。下面分别叙述这些引脚的功能。1.主电源引脚 VCC
27、：电源端 GND：接地端2.外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1：晶体振荡器接入的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。 XTAL2：晶体振荡接入的另一个引脚。采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端。3.1.3 控制或与其他电源复用引脚RST，ALE,VPPRST：抚慰输H入端。当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE：当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存的地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而
28、注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。在对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲。如果需要的话，通过对专用寄存器(SFR)区中的8EH单元的DO位置数，可禁止ALE操作。该位置数后，只有在执行一条MOVX或MOVC指令期间，ALE才会被激活。另外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，该设定禁止ALE位无效。程序储存允许：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号。当80C51由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次PSEN有效（即输出2个脉冲).但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。CPP：外部访问允许端。要是CP
29、U只访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），则VPP端必须保持低电平（接地）。然而要注意的是，如果保密位LB1被编程，复位时在内部会锁存VPP端的状态。当VPP端保持高电平（接Vcc端）时，CPU则执行内部程序存储器中的程序。在FLASH存储器编程期间，该引脚也用于施加12V的编程允许电源Vpp。3.1.4 输入/输出引脚P0端口：P0是一个8位漏极开路型双向I/O接口，作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，在对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在FLASH
30、编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 P1端口：P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个输入口使用时，因为有内部上拉电阻，哪些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在对FLASH编程和程序校验时，P1接收低8位地址。 P2端口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，哪些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外
31、部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行MOVXDPTR指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。在对FLASH编程和程序检验期间，P2也接受高位地址和一些控制信号。P3端口：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在89C51中，P3
32、端口还用于一些复位功能。3.1.5 AT89S52内部电路框图 图3.2 AT89s52内部电路框图3.2 数码管显示单片机应用系统中使用的显示器主要有发光二极管显示器，简称LED；液晶显示器，简称LCD。前者价廉，配置灵活，与单片机接口方便；后者可进行图形显示，但接口复杂，成本较高。结合本设计的特点，本次设计显示设备采用四位数码管来显示输出电压。3.2.1 数码管结构及原理单片机中使用7段LED构成字形“8”，另外，还与一个小数点发光二极管用以显示数字、符号及小数点。这种显示器有共阴极和共阳极两种，如图3.3所示。发光二极管的阳极连在一起称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。一位
33、显示器由八个发光二极管组成，其中，7个发光二极管构成字形“8”的各个笔划（段）a-g,另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压是，该段笔划即点亮；不加电压则该段二极管不亮。为了保护各段LED不被损坏，需要外加限流电阻. 图3.3 数码管如果要显示某个字形，则应使此字形的相应段点亮，也即送一个不同的电平组合代表的数据来控制LED的显示字形，此数据称为字符的段码。数据字位数与LED段码的关系如表所示。表3-1 数码管各段与输出口各位的对应关系输出口各位D7D6D5D4D3D2D1D0数码管各段dpgfedcba如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字
34、段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。如要显示“0”，共阳极数码管的字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管的字型编码应为：00111111B（3FH）。依次类推，可求得数码管字型编码如表2-4所示。表3-2字型共阳极共阴极dpgfedcba字型码dpgfedcba字型码011000000C0H001111113FH111111001F9H0000011006H210100100A4H010110115BH310110000B0H010011114FH41001100199H0110011066H51001001092H011011016D
35、H61000001082H011111017DH711111000F8H0000011107H81000000080H011111117FH91001000090H011011116FHA1000100088H0111011177HB1000001183H011111007CHC11000110C6H0011100139HD10100001A1H010111105EHE1000011086H0111100179HF100011108EH0111000171H灭11111111FFH0000000000H共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，相应的笔划段发亮，
36、由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如，对于共阴LED显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极hgfedcba各段为0111011时，显示器显示P字符，即对于共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是73H。3.2.2 数码管显示方式点亮LED显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。在本次设计中，采用的是静态显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接
37、口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小。这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。从下图可以看出，每位LED显示器需要单独占用8根端口线，因此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。图3.4 动态显示图所谓动态显示，就是将要显示的多位LED显示器采用一个8位的段选端口，然后采用动态扫描一位一位地轮流点亮各位显示器。下图为4位LED显示器动态显示电路。在此电路中，单片机的P0口用于控制4位LED的段选码：P1口的P1.0P1.3用于控制4位LED位选码。由于所有的段选码连在一
38、起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。但如果要显示不同字符，则要借助位选码来控制。（如果LED为共阴则P2.0P2.3输出为高电平，如果LED为共阳则P1.0P1.3输出为低电平。）例如，现在要显示5678四个数字，则首先应该将“5”的显示代码（共阴LED显示器的显示代码为6DH，共阳LED显示器的显示代码为92H）由P1.0送出，然后P2.0P2.3输出相应位码（LED为共阴则P2.0P2.3输出1000，） LED为共阴则P2.0P2.3输出0111）时，则可以看到在数码管1上显示的数字为“5”。再将显示的数字“5”延时510ms，以造成视觉暂留效果；同时代码由P1.0送出。用同样的方法将其
39、余3个数字“678”送数码管2，3，4显示，于是最后则可以在4位LED显示器上看到“5678”四个数字。为了使显示效果更加稳定，可以使每个数码管显示的数字不断的重复，但其中重复频率达到了一定的程度的时候，加之人眼睛本身的视觉暂留效果的作用，便可以看到相当稳定的“5678”四个数字。3.3 TLC1543AD转换芯片TLC1543美国TI司生产的多通道、低价格的模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比高、易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统 。 TLC1543为20脚DIP装的CMOS5。10位开关电容逐次A/D逼近模数转换器，引脚排列下图所示。其中A0A10（19
40、、11、12脚）为11 个模拟输入端，REF+（14脚，通常为VCC）和REF-（13脚，通常为地）为基准电压正负端，CS（15脚）为片选端，在CS端的一个下降沿变化将复位内部计数器并控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK （18脚）和DATA OUT（16脚）。ADDRESS（17脚）为串行数据输入端，是一个1的串行地址用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。DATA OUT 为A/D换结束3态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵活编程。I/O CLOCK数据输入/输出提供同步时钟，系统时钟由片内产生。芯片内部有一个14通道多路选择器，可选择11个模拟
41、输入通道或3个内部自测电压中的任意一个进行测试。片内设有采样-保持电路，在转换结束时，EOC（19脚）输出端变高表明转换完成。内部转换器具有高速（10S转换时间），高精度（10分辨率，最大1LSB不可调整误差）和低噪声的特点。 图3.51543引脚排列3.3.1 TLC1543芯片的工作时序TLC1543工作时序如图2示，其工作过程分为两个周期：访问周期和采样周期。工作状态由CS使能或禁止，工作时CS必须置低电平。CS为高电平时，I/O CLOCK、ADDRESS被禁止，同时DATA OUT为高阻状态。当CPU使CS变低时，TLC1543开始数据转换，I/O CLOCK、ADDRESS使能，D
42、ATA OUT脱离高阻状态。随后，CPU向ADDRESS提供4位通道地址，控制14个模拟通道选择器从11个外部模拟输入和3个内部自测电压中选通1 路送到采样保持电路。同时，I/O CLOCK输入时钟时序，CPU从DATA OUT 端接收前一次A/D转换结果。I/O CLOCK从CPU 接收10时钟长度的时钟序列。前4个时钟用4位地址从ADDRESS端装载地址寄存器，选择所需的模拟通道，后6个时钟对模拟输入的采样提供控制时序。模拟输入的采样起始于第4个I/O CLOCK下降沿，而采样一直持续6个I/O CLOCK周期，并一直保持到第10个I/O CLOCK下降沿。转换过程中，CS的下降沿使DAT
43、A OUT引脚脱离高阻状态并起动一次I/O CLOCK工作过程。CS上升沿终止这个过程并在规定的延迟时间内使DATA OUT引脚返回到高阻状态，经过两个系统时钟周期后禁止I/O CLOCK和ADDRESS端。图3.61543工作时序3.3.2 TLC1543的软硬设计要点TLC1543三个控制输入端CS、I/O CLOCK、ADDRESS和一个数据输出端DATA OUT遵循串行外设接口SPI协议，要求微处理器具有SPI口。但大多数单片机均未内置SPI口（如目前国内广泛采用的MCS51和PIC列单片机），需通过软件模拟SPI协议以便和TLC1543接口。TLC 1543芯片的三个输入端和一个输出
44、端与51 系列单片机的I/O口可直接连接。软件设计中，应注意区分TLC1543的11个模拟输入通道和3个内部测试电压地址（后3个地址只用来测试你写的地址是不是正确的，真正使用时不用后三个地址）。附表为模拟通道和内部电压测试地址。程序软件编写应注意TLC1543通道地址必须为写入字节的高四位，而CPU读入的数据是芯片上次A/D转换完成的数据。在本文后附的程序中对此有详细的说明。表3-3 TCL1543模拟量输入地址表模拟通道输入选着输入寄存器地址A00000A10001A20010A30011A40100A50101A60110A70111A81000A91001A101010内部测试电压选择输入地址输出结果（16进制）(Vref+ + vref-)/21011200Vref+1100000Vref-11013fff注：Vref+是加到REF+ 端的电压，Vref- 是加到REF- 端得电压3.3.3 TLC1543芯片的应用TLC1543与89C51接口程序，TLC1543与89C51接口程序应完全依照TLC1543的工作时序编写，主要由CONVETER 子程序组成。由于转换完成的数据为10位，软件编写时将数据的高位字节存放在2EH单元中，低位字节存放在2FH单元中。其