压频变换器设计单片机实习报告.docx

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压频变换器设计单片机实习报告

摘要

单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），单片机芯片常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，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。

单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。

概括的讲：

一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

它最早是被用在工业控制领域。

89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。

它结合了CMOS的高速和高密度技术及CMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。

89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出（I/O）口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。

此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。

在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。

掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。

89C52有PDIP（40pin）和PLCC（44pin）两种封装形式

本次实习将以89C52单片机为基础辅以TLC2543,TLC5615进行压平变换器的设计，通过keil,Proteus编程仿真实现。

一、实习目的与任务

1．熟悉并掌握单片机芯片的应用方法；

2．掌握单片机应用系统一般的设计过程；

二、实习内容

1.（实验箱）调试数码管，实现数字1-8循环显示；

2.（实验箱）利用电位器给定外部电压信号，通过TLC2543采集，T0、T1、INT1生成PWM波形并用8位数码管的前两位显示不同的ZKB数值；

3.（仿真）根据输入电压的变化通过TLC2543、TLC5615采集转化生成ZKB可调的PWM波形；

4.（仿真）利用TLC5615生产0~5V模拟电压，并根据电压变化生成频率可调的波形（如：

三角板、正弦波、方波、锯齿波等），并利用示波器观察；

5.（仿真）利用Proteus实现3、4的仿真并调试波形。

三、器件及软件选择

1．74LS138

1）74LS138简介

74LS138 为3线－8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，其工作原理如下：

 当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A）和/（G2B））为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

 利用G1、/（G2A）和/（G2B）可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。

若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。

图3.1.1为74LS138的引脚简图。

图3.1.1:

74LS138引脚图

2）74LS138功能表如图3.1.2所示

图3.1.2:

74LS138功能表

2．TLC2543AD转换芯片

1）TLC2543简介

TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。

由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源；且价格适中，分辨率较高，因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。

TLC2543的特点：

●8、12、16位分辩率A/D转换器； 

●在工作温度范围内10μs转换时间； 

●11个模拟输入通道； 

●3路内置自测试方式；

●采样率为66kbps； 

●线性误差±1LSBmax； 

●有转换结束输出EOC； 

●具有单、双极性输出； 

●可编程的MSB或LSB前导。

2）TLC2543引脚功能

TCL2543引脚功能如表3.2.2所示

引脚号

名称

I/O

说明

1～9,

11,1,2

AIN0～

AIN10

I

拟量输入端。

11路输入信号由内部多。

对于4.1MHz的I/OCLOCK，驱动须小于或等于50Ω，而且用60pF电

制模拟输入电压的斜率

15

CS

I

片选端。

在端由高变低时，内部计由低变高时，在设定时间内禁止D和I/OCLOCK

17

DATAINPUT

I

串行数据输入端。

由4位的串行地择模拟量输入通道

16

DATAOUT

O

A/D转换结果的三态串行输出端。

为高时于高阻抗状态，为低时处于激活状态

19

EOC

O

换结束端。

在最后的I/OCLOCK下OC从高电平变为低电平并保持到转数据准备传输为止

10

GND

GND是内部电路的地回路端。

除另有说明外，所有电压测量都相对GND而言

18

I/OCLOCK

I

输入/输出时钟端。

I/OCLOCK接收串行输入信号并完成以下四个功能：

（1）在I/OCLOCK的前8个上升沿，8位输入数据存入输入数据寄存器。

（2）在I/OCLOCK的第4个下降沿被选通的模拟输入电压开始向电容器充电，直到I/OCLOCK的最后一个下降沿为止。

（3）将前一次转换数据的其余12位输出DATAOUT端，在I/OCLOCK的下降沿时数据开始变化。

（4）I/OCLOCK的最后一个下降沿，将转换的控制信号传送到内部状态控制位。

14

REF+

I

正基准电压端。

基准电压的正端（通常V被加到REF+，最大的输入电压范围由REF+与REF-端的电压差决定

13

REF

I

负基准电压端。

基准电压的低端（通常为地）被加到REF-

20

VCC

电源

表3.2.2TLC2543引脚功能表

3）TLC2543时序图

TLC时序图如图3.2.3所示

图3.2.3TLC时序图

（注：

在编程时一定要严格遵守时序。

）

4）TLC2543指令功能：

4TLC指令功能如图3.2.4所示

图3.2.4TLC指令功能

（说明：

发送指令和接受数据可同时进行也可先发指令再接收数据，但是接收到的数据是上一次选通的通道转换的数据。

）

3．TLC5615DA转换芯片

1）TLC5615简介

TLc5615是一个串行10位DA芯片，性能比早期电流型输出的DAC要好。

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；

●高阻抗基准输入端（见图1）；

●DA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；

2）TLC5615引脚功能

引脚号

名称

I/O

说明

1

DIN

I

串行二进制数输入端

2

SCLK

I

串行时钟输入端

3

CS

I

芯片选择，低有效

4

DOUT

O

用于级联的串行数据输出

5

AGND

模拟地

6

REFIN

基准电压输入端

7

OUT

O

DA模拟电压输出端

8

VDD

正电源电压端

3）TLC5615时序图

74LS595

1）74LS595简介

74LS595是一款漏极开路输出的CMOS移位寄存器，输出端口为可控的三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片。

其主要特点如下：

●高速移位时钟频率Fmax>25MHz

●标准串行（SPI）接口

●CMOS串行输出，可用于多个设备的级联

●低功耗：

TA=25℃时，Icc=4μA（MAX）

2）74LS595引脚功能

引脚号

名称

I/O

说明

1~15

QA-QH

O

三态输出管脚

8

GND

电源地

9

SQH

O

串行数据输出管脚

10

SCLR

I

移位寄存器清零端

11

SCK

数据输入时钟线

12

RCK

输出存储器锁存时钟线

13

OE

输出使能

14

SI

数据线

15

VCC

电源端

3）74LS595时序图

4．软件选择

1）编程软件Keil

Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。

Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的KeilElektronikGmbH和美国德克萨斯的KeilSoftwareInc。

Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSIC编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（real-timekernel）。

有超过10万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。

其KeilC51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准，并支持超过500种8051变种。

2）仿真软件Proteus

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。

在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。

3）程序下载软件STC-ISP

STC-ISP是一款单片机下载编程烧录软件，是针对STC系列单片机而设计的，可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机，使用简便，现已被广泛使用。

四、系统硬件结构设计

1．整体框图

2．各部分设计

1）数码管显示部分设计

2）AD转换部分（TLC2543部分）

3）DA转换部分（TLC5615部分）

五、系统软件设计

1．

主程序流程图

2.各部分流程图

1）AD转换流程图（TLC2543）

2）DA转换流程图（TLC5615）

六、调试结果

（示例：

ZKB可调PWM波）

（示例：

频率可控锯齿波）

（示例：

频率可控正弦波）

七、Proteus原理图

八、实习心得

通过这次实习，使得课堂上的知识与实物相结合，充分理解了TLC5615，TLC2543，74LS138,74LS595等芯片与52单片机的硬件知识和程序编程。

在实习过程中通过老师的指导，解决了SPI总线应用编程中的一些错误，这些问题在这次的实习中通过我们的合作，经过自己的改正与尝试，,查找资料最后完全解决，这让我感到我们团队的成功，在解决问题的道路上需要我们不断探索，要通过自己通过团队合作解决问题。

在和同学讨论的过程中，我学到了很多知识，更加认识到了团队的重要性。

顺利的完成了实习要求和老师所要求的任务。

本次实习使我认识到只有通过刻苦努力地学习，不断加强对专业知识的熟