基于549简易电压表设计(2)

2 理论分析与设计

2.1简易数字直流电压表电路的分析及设计 2.1.1 AT89C52 单片机介绍

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程 Flash存储器。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。 2.1.2 振荡电路设计

振荡电路通过这两个引脚外并接 12MHz 石英晶体振荡器和两只电容（电容和 一般取 30pF），这样就构成一个稳定的自激振荡器。为单片机提供时钟信号。 2.1.3 复位电路设计

按键复位具有上电复位功能，若要复位，只要按图中的 RESET 键，通过 RST 端经电阻与电源 Vcc 接通实现。上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充 电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间 RESET 引脚获得高电平，随着电容的充 电，RERST 引脚的高电平将逐渐下降。RERST 引脚的高电平只要能保持足够的时 间（2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。 2.1.4 单片机最小化系统

图2-1 单片机最小系统错误！未找到索引项。

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2.2 电压表测量电路 2.2.1 TLC549 介绍

TLC549 是美国德州仪器公司生产的 8 位串行 A/D 转换器芯片，可与通用微 处理器、控制器通过 CLK、CS、DATA OUT 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 17μs。总失调误差最大为± 0.5LSB，典型功耗值为 6mW。采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量 程校准转换范围，V REF 接地， 1VV REF V REF ，可用于较小信号的采样。

图2-2 TLC549芯片管脚图

2.2.2 TLC 549工作原理

TLC549芯片的时序图为：

图2-3 TLC549芯片的时序图

当 cs 为高电平时，DATA OUT 为高阻状态。转换开始之前，cs 必须为低电平， 以确保完成转换。AT89S52 需在其 P3.4 引脚产生总计 8 个时钟脉冲，以提供作 为 TLC549 的 I/O CLK 引脚的输入。当 cs 为低电平时，最先出现 DATA OUT 引脚 上的信号为转换值的最高位。AT89S52 通过其 P3.5 管脚，从 TLC549 的 DATA OUT

引脚连续移位读取转换数据。最初的 4 个脉冲下的下降沿分别移出上一次

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转换值 的第 6、5、4、3 位，其中第 4 个时钟下降沿启动采样功能，采样 TLC549 模拟输 入信号的当前转换值。后续 3 个时钟脉冲送给 I/O CLK 引脚，分别在下降沿吧上 一次转换值的第 2、1 和 0 位转换为移出。在第 8 个时钟脉冲的下降沿，芯片的 采样保持功能开始保持操作，保持操作持续到下一个第 4 时钟的下降沿。

转换的周期由 TLC549 的内部振荡器定时，不受外部时钟的约束。一个转化 完成需要 17 s 。在转换过程中，单片机给 cs 一个高电平，DATA OUT 回到高阻状态。下一次转换序列之前，至少延时 17 s ，否则 TLC549 的转换过程将被破坏。

2.2.3 TLC549 硬件电路

图2-3 TLC硬件连接

2.2.4 TLC549 引脚的功能说明

管脚号 1、3 脚 2 脚 4 脚 5 脚 6 脚 7 脚 8 脚

管脚名称 REF+、REF- ANLOG IN GND DATA OUT I/O CLK cs 管脚功能描述 基准电压正、负端 模拟量串行输入脚 接地端 片选脚，低电平有效 数字量输出脚 输入/输出时钟脚 电源脚（+5V) VCC 图2-4 TLC549引脚功能 2.3显示电路

2.3.1 1602功能简介

1.40通道点阵LCD 驱动?

2.可选择当作行驱动或列驱动?

3.输入/输出信号:输出,能产生20×2个LCD驱动波形;输入,接受控制器送

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出的串

行数据和控制信号,偏压(V1?V6)?

4.通过单片机控制将所测的频率信号读数显示出来。 具体引脚功能见表2-2 引 脚 符 号 名 称 功 能 1 Vss 接地 0V 2 VDD 电路电源 5V（正负10%）? VEE 液晶驱动电V0为液晶显示器对比度调整端接正电源3 压 时对比度最弱接地电源时对比度最高。 RS 寄存器选择高电平时选择数据寄存器、低电平时选择4 信号 指令寄存器。 高电平时进行读操低电平时进行写操作当 RS和RW共同为低电平时可以写入指令或 R/W 读/写信号 者显示地址，当RS为低电平RW为高电平5 时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。 E 片选信号 当E端由高电平跳变成低电平时液晶模块6 执行命令。 7-14 DB0-数据线 D0-D7为8位双向数据线。 DB7

表2.-5 1602指令和引脚功能

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2.3.2 1602硬件电路连接

图2-6 1602硬件电路连接

3 电路设计

3.1 硬件电路的设计

本设计主要采用AT89C52单片机和TLC549数模转换芯片设计简易直流电压表，由于TLC549芯片的优点，硬件电路比较简单，单片机的P1.0-P1.2口接TLC549输出端，P1.5-P1.7口接传输线，用于传输程序，显示部分主要用液晶1602组成，接单片机P2.0-P2.7口，具体总电路图如下：

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