基于串行AD1544的设计报告.docx
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基于串行AD1544的设计报告
基于串行ADTLV1544的设计
摘要
本文论述了串行ADTLV1544的工作时序、硬件设计与应用，并通过AVR单片机Atmega128显示TLV1544的采集结果，实现测量正弦交流信号的有效值。
本文着重讨论TLV1544的程序控制部分及硬件电路。
关键词
TLV1544、AVR单片机、正弦交流信号有效值
TheDesignOfSerialAD
——BasedontheTLV1544
Abstract
ThispaperdiscussestheTLV1544basedonserialADtheprogramdesignandapplication,andthroughtheAVRAtmega128single-chipmicrocomputerdisplayTLV1544collectionresults,realizetheeffectivevalueofmeasurementsinusoidalalternatingsignal.ThispaperfocusesonthediscussionoftheTLV1544programcontrolpartandthehardwarecircuit.
Keywords
TLV1544,AVRmicrocontroller,sinusoidalRMSacsignal
目录
第一章初步要求…………………………………………………..（3）
1.1设计任务……………………………………………………..............（3）
1.2总体方案设计………………………………………………..............（3）
第二章硬件电路的设计………………………………………....（3）
2.1硬件电路的设计……………………………………..........................（3）
第三章TLV1544程序设计……………..........................................（5）
3.1TLV1544引脚说明………………………………………………..…（5）
3.2TLV1544的工作模式及时序………………………………………..（6）
第四章电路原理图………………………………………………..（8）
第五章源程序……………………………………………………..（9）
第一章设计概述
1.1设计任务
设计要求如下：
1输入交流正弦信号
范围内；
2用TLV1544采集正弦信号并转换
3在atmega128最小系统上显示其有效值。
1.2总体方案设计
第二章硬件电路设计
2.1硬件电路设计
由于输入信号是未知的正弦量，而TLV1544的模拟输入范围是0~5.5V，所以要有缩放电路将xV电压缩放到0~5.5V范围之内，本设计中缩放电路采用NE5532运放设计，因为是线性电路，根据虚短U2=U3,
.通过调节R2的大小实现输入信号的缩放。
基本电路如下
由于输入信号有负电压，缩放后为-2.75V~+2.75V，而TLV1544只能处理0V~VCC的正电压，所以缩放后还要抬高其电位的电路，使模拟电压范围为0V~5.5V，通过调节R4的大小以抬高其电位，电路如下
第三章TLV1544设计
3.1TLV1544引脚说明
TLV1544是一款10位4通道的串行AD转换器，单电源供电，模拟电压输入范围是0V到VCC，即0V~5.5V，其引脚分布如上
DATAOUT数据输出端，在CS为低电平时有效，当时钟不倒置时，INVCLK接VCC时，I/OCLK每一个上升沿读数据，当CS为高电平时，DATAOUT呈高阻态；DATAIN串行数据输入端，即通道选择，也是CS为低电平时有效；I/OCLK时钟输入端，CS为低电平时有效；EOC转换结束标志，本设计中不使用；VCC接+5V~5.5V电源；A0~A3是外部四个模拟通道输入；CSTART采样/转换控制，从高到低电平时采样，从低道高电平时保持采样并开始转换；GND接地端；INVCLK倒置时钟，低电平有效，当不使用时接VCC；FS是DSP同步输入，当与单片机接口时，FS接VCC;Vref-和Vref+基准电压输入，这里Vref-接地，Vref+接VCC;CS片选端，进行计数器复位和控制，从高到低电平时，使能I/OCLK、DATAOUT、DATAIN。
3.2TLV1544工作时序
TLV1544工作时序如下图。
本设计是INVCLK接VCC，没有使用倒时钟的时序。
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置高电平时，I/OCLK、DATAIN、被禁止，DATAOUT呈高阻态。
当CS变低时，CLK、DATAIN、使能，DATAOUT有效。
随后，单片机向DATAIN提供4位通道地址，控制4路模拟信号输入与3个内部测试电压，选一路送到采样保持电路。
同时，根据I/OCLK的时序，单片机从DATAOUT取出前一次的10位转换结果。
TLV1544的I/OCLK接受10个时钟序列，前四个时钟用于装载通道地址，后六个用于采样，上升沿有效。
然后，CS置高电平，禁止DATAIN、CLK、DATAOUT高阻态，再CS置低，输入下10个有效的时钟。
由于没有用到转换结束标志EOC，本设计采用程序延时方式直接读取数据，本设计A0通道输入，FS、INVCLK、CSTART接VCC；CS、DATAOUT、DATAIN、IOCLK接单片机PB4~PB7口；
延时一段时间后,CS变低，取出10位数据，高位在前面，先取高两位，INVCLK接VCC时,I/OCLK的上升沿读数据，然后取出低8位数据。
第四章电路原理图
第五章源程序
#include
#include
#include
#defineN1141
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineulongunsignedlong
#defineCS_LPORTB&=~BIT（6）
#defineCS_HPORTB|=BIT（6）
#defineCLK_LPORTB&=~BIT（3）
#defineCLK_HPORTB|=BIT（3）
#definePORTPORTC
#defineDDRDDRC
uchartable[]="0123456789.V";
uintdisp1[5]={0,};
uintdisp3[5]={0,};
uintdisp2[5]={0,};
uintdisp[512]={0,};
ulongad=0;
floatmin=0,max=0;
uintread1544（ucharport）//从TLC1543读取采样值,形参port是采样的通道号
{
uintad;
uinti;
ucharal=0,ah=0;
DDRB|=BIT（4）+BIT（3）+BIT（6）;
DDRB&=~BIT（5）;
CS_H;
CLK_L;
CS_L;
//port*=2;
for（i=0;i<4;i++）//把通道号打入1544
{
if（（port&0x08）==0x08）
{
CLK_L;//xxxx1000&xxxx0001从高位输入，xxxx0001<<
PORTB|=BIT（4）;//该位为1输出高电平给TLV1544
CLK_H;//CLK上升沿输出有效，INVCLK=1
}
else
{
CLK_L;
PORTB&=~BIT（4）;//该位为0输出低电平给TLV1544
CLK_H;//CLK上升沿输出有效
}
port<<=1;
}
for（i=0;i<6;i++）//填充6个CLOCK,采样
{
CLK_L;
CLK_H;
}
for（i=0;i<10;i++）//十个CLK下降沿进行ad转换
{
CLK_H;
CLK_L;
}
CS_H;
delay
（1）;//等待转换结束
CS_L;
for（i=0;i<2;i++）//取D9,D8位数据,在CS_L低有效
{
CLK_H;
ah<<=1;
if（PINB&BIT（5））ah+=0x01;//上升沿读数据，
CLK_L;
}
for（i=0;i<8;i++）//取D7~D0数据
{
CLK_H;
al<<=1;
if（PINB&BIT（5））al+=0x01;
CLK_L;
}
CS_H;
ad=（uint）ah;
ad<<=8;
ad+=（uint）al;//得到AD值
returnad;//返回10位ad采样数据
}
voiddelay（inti）
{intj;
for（;i>0;i--）
for（j=0;j}
show（uint*m）//显示m所指的数组
{
write_dat（table[m[0]]）;
delay（5）;
write_dat（table[10]）;//显示"."
delay（5）;
write_dat（table[m[1]]）;
delay（5）;
write_dat（table[m[2]]）;
delay（5）;
write_dat（table[m[3]]）;
delay（5）;
write_dat（table[m[4]]）;
delay（5）;
write_dat（table[11]）;//显示"V"
delay（5）;
}
voidchu（uint*n,float*m）//将数离散化储存在数组中
{
n[0]=（（uint）（（*m）*10000）/10000）;
n[1]=（（uint）（（*m）*10000）/1000）%10;
n[2]=（（uint）（（*m）*10000）/100）%10;
n[3]=（（uint）（（*m）*10000）/10）%10;
n[4]=（（uint）（（*m）*10000））%10;
}
voidwrite_com（ucharcom）
{
PORT&=~BIT（0）;//表示传入的是命令
PORT&=~BIT
（1）;//表示写操作
PORTD=com;//传入命令数据
PORT|=BIT
（2）;//打开使能端
delay
（1）;//延时一毫秒
PORT&=~BIT
（2）;//关闭使能端
}
voidwrite_dat（uchardat）
{
PORT|=BIT（0）;//表示传入的是数据
PORT&=~BIT
（1）;//表示写操作
PORTD=dat;//传入数字数据
PORT|=BIT
（2）;//打开使能端
delay
（1）;//延时一毫秒
PORT&=~BIT
（2）;//关闭使能端
}
void_1602_init（）
{
DDRD=0XFF;//C端口为输出，传数据
DDR|=BIT（0）;//设置为输出，分别控制数据/命令、读/写、使能开/关
DDR|=BIT
（1）;
DDR|=BIT
（2）;
PORT&=~BIT
（2）;//使能端关闭
write_com（0X38）;//显示模式
delay（5）;
write_com（0X01）;//清除屏幕
delay（5）;
write_com（0X0C）;//0x0c光标不显示，不闪烁
delay（5）;
write_com（0X06）;//写一个字符，地址加一，光标加一，整屏不左移00001100
delay（5）;
write_com（0X80+0X00）;//写入数据的起始地址，即在液晶中显示位置，即从屏幕最右开始
delay（5）;
}
voidmain（）
{
uintj=0;
floatresults=0;
floata=0;
_1602_init（）;//初始化1602
while
（1）
{
j=0;results=0;ad=0;
for（j=0;j<512;j++）
{
disp[j]=read1544（0）;//将AD转换的结果存入disp[j]
ad+=（disp[j]*disp[j]）;
}
a=（sqrt（（ad/512.0）*0.00488））;//求有效值
chu（disp1,&a）;//离散化，存disp1中
write_com（0X80+0X00）;//1602中显示位置
delay（5）;
show（disp1）;//显示
}
}
.
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