畢業(yè)設(shè)計論文----基于單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、<p>　　基于單片機的畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）</p><p>　　題 目： 基于80C51單片機和TLC2543的多路 </p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>

2、　　姓 名： </p><p>　　年 級： </p><p>　　學(xué) 院： 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　系 別： 電子通信系

3、 </p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： &

4、lt;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行業(yè)中,常常利用PC或工控機對各種數(shù)據(jù)進行采集。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支，是傳感器、信號獲取、存儲與處理等信息技術(shù)結(jié)合。本文采用TI公司的11路12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543和Philips公司推出的增強型80C51系列單片機P89C51RA2組成多路高精

5、度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)特點是實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集，并且具有易實現(xiàn)、 、易編程、移植 、體積小、功耗低等優(yōu)點。該系統(tǒng)還可通過USB數(shù)據(jù)總線接口與PC機進行數(shù)據(jù)通信，達到在PC機上實時的顯示、存儲和處理采樣數(shù)據(jù)的目的。以上所有的特性使得本系統(tǒng)可很好的應(yīng)用于實驗室或工業(yè)現(xiàn)場等多種場合的多路數(shù)據(jù)實時采集。</p><p>　　關(guān)鍵詞：TLC2543；A/D轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)采集</p>

6、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　PC and Industrial PC are often utilized in all walks of life in industrial production and scientific research to acquire various data. Data acquiring technolog

7、y is an important branch of information science, and it combine transducer, signal obtaining, information storing and processing together. This paper adopts 11 analog input channels and 12-bit -analog-to -digital convert

8、er called TLC2543 from TI Company and enhancement mode 80C51 series signal-chip computer called P89C51RA2 from Philips Co</p><p>　　Keyword: TLC2543 ; A/D converter; data acquisition</p><p><b

9、>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要I</p><p>　　AbstractII</p><p>　　1 引言- 1 -</p><p>　　1.1 研究意義- 1 -</p><p>　　1.2 研究內(nèi)容- 1 -</p><p>　　2

10、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成- 2 -</p><p>　　3 基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計- 3 -</p><p>　　3.1系統(tǒng)的原理及其組成- 3 -</p><p>　　3.2 硬件電路的芯片選擇- 5 -</p><p>　　3.2.1 單片機芯片選擇- 5 -</p><p>　　3.2.2

11、 ?！獢?shù)轉(zhuǎn)換芯片選擇- 6 -</p><p>　　3.3 TLC2543和單片機的接口電路設(shè)計- 8 -</p><p>　　3.4 電壓跟隨器的設(shè)計- 9 -</p><p>　　3.5 制作USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路板- 10 -</p><p>　　3.5.1 畫原理圖- 11 -</p><p>

12、;　　3.5.2 畫PCB圖- 11 -</p><p>　　4 USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件編程- 14 -</p><p>　　4.1 TLC2543的工作原理- 14 -</p><p>　　4.1.1 TLC2543的工作過程- 14 -</p><p>　　4.1.2 接口時序- 14 -</p><

13、p>　　4.2 采集模塊程序設(shè)計- 16 -</p><p>　　4.2.1 A/D轉(zhuǎn)化程序設(shè)計- 17 -</p><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試- 18 -</p><p>　　6 結(jié)束語- 20 -</p><p>　　致 謝- 21 -</p><p>　　參考文獻- 22 -</p

14、><p>　　附錄 A：A/D轉(zhuǎn)換程序- 23 -</p><p>　　附錄 B：主程序- 26 -</p><p><b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1.1 研究意義</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行業(yè)中，常常利用PC或工

15、控機對各種數(shù)據(jù)進行采集。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支，是傳感器、信號獲取、存儲與處理等信息技術(shù)結(jié)合。將外部世界存在的溫度、壓力、液位等轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字信號，再傳送到計算機作進一步處理的這一過程，即“數(shù)據(jù)采集”。數(shù)據(jù)采集已在工農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥衛(wèi)生，生態(tài)環(huán)境，航天航空，軍事，氣象等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，可以通過對信號測量，處理，控制及管理，實現(xiàn)測、控、管的自動化與系統(tǒng)化。而利用Philips公司推出的增強型80C51單片機系列P89C51RA

16、2和TI公司的11路12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC2543組成多路高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，很容易就能實現(xiàn)低成本、高可靠性、多點的數(shù)據(jù)采集。并可通過USB數(shù)據(jù)總線接口與PC機進行數(shù)據(jù)通信，在PC機上實時地顯示和存儲采樣數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)可應(yīng)用于實驗室或工業(yè)現(xiàn)場等多種場合的多路數(shù)據(jù)實時采集。</p><p><b>　　1.2 研究內(nèi)容</b></p><p>　　本文介紹的是基于

17、80C51單片機和TLC2543的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計，這個系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文先對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)做簡單的介紹，然后根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計的要求，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在功能上具體化，細致化，實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計要求。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對14路模擬信號的采集，然后根據(jù)需要將14路模擬信號中的任一路或多路信號進行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過USB接口，在PC機上實時的顯示出來。本文采用P89C51RA2作為核心控制部件，它功能比較齊全，可以滿足系統(tǒng)設(shè)

18、計的需要。單片機控制數(shù)據(jù)的采集、顯示、傳輸，它是整個系統(tǒng)的核心，而TLC2543則是此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換芯片，它使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機的I/O資源，且價格適中，分辨率較高。本設(shè)計的主要任務(wù)是TLC2543和單片機的接口電路設(shè)計，輸入信號的調(diào)理電路設(shè)計以及A/D轉(zhuǎn)換程序的編寫。</p><p>　　2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成</p>&

19、lt;p>　　在任何計算機測控系統(tǒng)中，都是從盡量快速，盡量準確，盡量完整的獲得數(shù)字形式的數(shù)據(jù)開始的。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為溝通模擬域與數(shù)字域的橋梁起著非常重要的作用。</p><p>　　70年代初，隨著計算機技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。原來由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路及硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)被微處理器控制的采集系統(tǒng)所代替。因為由微

20、處理器去完成程序控制，數(shù)據(jù)處理及大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大的提高，系統(tǒng)的硬件成本和系統(tǒng)的重建費用大大的降低。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號調(diào)理電路，采樣保持電路，A/D轉(zhuǎn)換芯片，微處理器組成。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　其中信號調(diào)理電路，它是傳感器與A/D之間的橋梁，也是測控

21、系統(tǒng)中重要組成部分。信號調(diào)理的主要功能是：</p><p>　　(1)目前標準化工業(yè)儀表通常采用0~10Ma，4~20mA信號，為了和A/D的輸入形式相適應(yīng)，必須經(jīng)I/V變換成電壓信號。</p><p>　　(2)某些測量信號可能是非電壓量，如熱電阻等，這些非電壓量信號必須變?yōu)殡妷盒盘?，還有些信號是弱電壓信號，如熱電偶信號，必須放大，濾波，這些處理包括信號形式的變換，量程調(diào)整，環(huán)境補償，線

22、性化等。</p><p>　　(3)某些惡劣條件下，共模電壓干擾很強，如共模電平高達220V，不采用隔離的辦法無法完成數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，因此，必須根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，考慮共模干擾的抑制，甚至采用隔離措施，包括地線隔離，路間隔離等等。</p><p>　　綜上所述，非電量的轉(zhuǎn)換，信號形式的變換，放大，濾波，共模抑制及隔離等等，都是信號調(diào)理的主要功能。</p><p>　　信號

23、調(diào)理電路包括電橋，放大，濾波，隔離等電路。根據(jù)不同的調(diào)理對象，采用不同的電路。電橋電路的典型應(yīng)用之一就是熱電阻測溫。用熱電阻測溫時，工業(yè)設(shè)備距離計算機較遠，引線將很長，這就容易引進干擾，并在熱電阻的電橋中產(chǎn)生長引線誤差。解決的辦法有：采用熱電阻溫度變送器：智能傳感器加通訊方式連接：采用三線制連接方法。</p><p>　　信號放大電路通常由運放承擔，運放的選擇主要考慮精度要求(失調(diào)及失調(diào)溫漂)，速度要求(帶寬、上

24、升率)，幅度要求(工作電壓范圍及增益)及共模抑制要求。常用于前置放大器的有uA741，LF347(低精度)，OP-07(中精度)，ICL7650(高精度)等。</p><p>　　濾波和限幅電路通常采用二極管，穩(wěn)壓管，電容等器件。用二極管和穩(wěn)壓管的限幅方法會產(chǎn)生一定的非線性且靈敏度下降，這可以通過后級增益調(diào)整和非線性校正補償。此外，由于限幅值比最大值輸入值高，當使用多路開關(guān)時，某一路超限時可能影響其他路，需要選用

25、優(yōu)質(zhì)模擬開關(guān)如AD7501。</p><p>　　共模電壓的存在對模擬信號的處理有影響。高的共模電壓會擊穿器件，即使沒有損壞器件，也會影響測量的精度。隔離是克服共模干擾影響的有效措施。常用的隔離方法有：光電隔離，采用隔離放大器等。</p><p>　　3 基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計</p><p>　　3.1系統(tǒng)的原理及其組成</p><

26、;p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行業(yè)中，常需要對各種信號進行采集，如液位、溫度、壓力、頻率等。但傳統(tǒng)的采集方式是在PC機或工控機內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集卡，采用這種方式不僅安裝麻煩、易受機箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計算機插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設(shè)備。而通用串行總線的出現(xiàn)，很好地解決了上述這些沖突，很容易就能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、高可靠性、多點的外置式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這不僅能提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度，還能增強系統(tǒng)的靈活性，同時

27、有利于系統(tǒng)的維護。</p><p>　　本USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要利用了A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、溫度控制技術(shù)、微處理器和USB技術(shù)，是伴隨著USB技術(shù)的迅速發(fā)展與新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。采集到的數(shù)據(jù)通過主機接口(USB口)發(fā)送到PC機并實時顯示出來，其波形保真性能與A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率、分辨率與精度密切相關(guān)。A/D轉(zhuǎn)換速率越高，復(fù)現(xiàn)的波形的分辨率也就越高：A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)越多，精度越高，波形保真性越高。本系

28、統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其中溫度控制技術(shù)、USB技術(shù)和數(shù)據(jù)采集波形的實現(xiàn)由第三方設(shè)計完成，這里不在介紹。</p><p>　　圖2 USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　基于USB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊主要是由A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、電壓跟隨器等組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示:</p><p>　　圖3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p>

29、;<p>　　從以上兩個結(jié)構(gòu)圖中可知，11路模擬輸入信號通過電壓跟隨器濾波后，輸出到A/D轉(zhuǎn)換器，微控制器把經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過USB控制芯片輸出給計算機，同時可以在計算機上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示；而USB主機及顯示部分則通過輸出接口在PC機上顯示，采用軟件來模擬顯示輸入信號的波形。同時可以控制A/D轉(zhuǎn)換器的啟停、數(shù)據(jù)存取器的存取、USB外設(shè)芯片的工作、顯示圖形的放大和縮小等。</p><p&g

30、t;　　3.2 硬件電路的芯片選擇</p><p>　　在選擇一個芯片時，用戶一般考慮的是芯片含有的功能、價位、是否容易取得以及是否容易開發(fā)等因素。一個芯片是否容易開發(fā)，視開發(fā)工具是否容易取得及其品質(zhì)，設(shè)備的驅(qū)動程序，有無示例程序代碼，以及對設(shè)備結(jié)構(gòu)等的了解而定，下面對本系統(tǒng)中芯片的選擇作一個簡單的介紹。</p><p>　　3.2.1 單片機芯片選擇</p><p&

31、gt;　　本設(shè)計中我們采用了Philips公司推出的增強型80C51單片機P89C51RA2，此芯片包含8K可并行可編程的非易失性FLASH程序存儲器，并可實現(xiàn)對器件串行系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用中編程(IAP)。在系統(tǒng)編程 ISP(In-System Programming)，當MCU安裝在用戶板上時允許用戶下載新的代碼。在應(yīng)用中編程 IAP(In-Application Programming)，MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對自己

32、重新編程，這種方法允許通過調(diào)制解調(diào)器連接進行遠程編程片內(nèi)ROM中固化的默認的串行加載程序Boot Loader允許。ISP 通過UART將程序代碼裝入Flash存儲器而Flash代碼中則不需要加載程序，對于IAP用戶程序通過使用片內(nèi)ROM中的標準程序?qū)lash存儲器進行擦除和重新編程 </p><p>　　該器件可通過并行編程或在系統(tǒng)編程的方法對一個Flash位進行編程，從而選擇6時鐘或12時鐘模式。此外也可

33、通過時鐘控制寄存器CKCON中的X2位選擇6時鐘或12時鐘模式，另外當處于6時鐘模式時外圍功能可以選擇一個機器周期6時鐘或是12時鐘，這是通過CKCON寄存器進行選擇的。</p><p>　　該系列微控制器是 80C51 微控制器的派生器件是采用先進CMOS工藝制造的8位微控制器，指令系統(tǒng)與80C51完全相同。該器件有4組8位I/O口、3個16位定時/計數(shù)器、多中斷源-4中斷優(yōu)先級-嵌套的中斷結(jié)構(gòu)、1個增強型 U

34、ART 片內(nèi)振蕩器及時序電路和擴展數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)64K、PCA(可編程計數(shù)器陣列)、硬件看門狗定時器。新增的特性使得P89C51RA2成為功能更強大的微控制器，從而更好地支持需要用到脈寬調(diào)制，高速I/O，遞增/遞減計數(shù)功能(如電機控制)等應(yīng)用場合。</p><p>　　3.2.2 ?！獢?shù)轉(zhuǎn)換芯片選擇</p><p>　　近年來模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展很快，在功能增強、功耗降低的同時轉(zhuǎn)換速度也極大地

35、提高，轉(zhuǎn)換頻率從幾百kHz提高到幾十MHz，而且芯片也較廉價，使用也日益廣泛。其A/D轉(zhuǎn)換器的種類也越來越多，目前使用廣泛的有:逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、余數(shù)反饋比較式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分A/D轉(zhuǎn)換器、V/F變換式A/D轉(zhuǎn)換器和∑—?式A/D轉(zhuǎn)換器等等。</p><p>　　(1) 逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：速度高，外用元器件也不多，大多數(shù)單片集成A/D轉(zhuǎn)換器芯片多采用此種方式。但對快速變化的輸入信號應(yīng)配備采樣保持器

36、才能保證轉(zhuǎn)換精度的要求。此外，A/D轉(zhuǎn)換器本身對輸入信號中的噪聲無抑制作用，必須采用外加軟硬件抗干擾措施，才能抑制輸入信號中大部分隨機干擾。</p><p>　　(2) 余數(shù)反饋比較式A/D轉(zhuǎn)換器：這種轉(zhuǎn)換方式分辨率很高，量化誤差小，轉(zhuǎn)換精度高。這種轉(zhuǎn)換方式的速度主要受兩個因素的限制：一是每次循環(huán)進行電壓數(shù)字轉(zhuǎn)換的時間；二是余數(shù)模擬電壓的建立時間。目前，采用這種方式的A/D芯片，通過輔之以一些另外的技術(shù)措施，其轉(zhuǎn)

37、換速度還是比較快的。</p><p>　　(3) 雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：抗干擾能力強，具有較高的轉(zhuǎn)換精度，電路結(jié)構(gòu)簡單，編碼方便，但轉(zhuǎn)換速率低，常用于速度要求不高，精度要求較高的測量儀器儀表中。</p><p>　　(4) V/F變換式A/D轉(zhuǎn)換器:由于應(yīng)用了積分電容，具有很好的抗干擾性能、良好的線性度和高的分辨率，電路結(jié)構(gòu)簡單。缺點是轉(zhuǎn)換速率低，在一些非快速的檢測信道中愈趨向使用V/F變換

38、式A/D轉(zhuǎn)換器代替通常的A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　(5) ∑—?式A/D轉(zhuǎn)換器:它兼有反饋比較和積分式的特征，具有較強的抗干擾能力，量化噪聲小、分辨率高和線性度好的優(yōu)點。轉(zhuǎn)換速率也高于積分式ADC，因此，∑—?式A/D轉(zhuǎn)換器是用于戶外智能儀器儀表和工業(yè)過程參數(shù)檢測控制的優(yōu)先選擇。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，根據(jù)實際需要和性價比綜合考慮，采用了TI公司生產(chǎn)的TLC2543C，

39、11路12位開關(guān)電容逐次逼近串行A/D轉(zhuǎn)換器，采樣率為66 kbit /s，在工作溫度范圍內(nèi)10us轉(zhuǎn)換時間。具有三個控制輸入端：片選，輸入/輸出時鐘I/O CLOCK以及地址輸入端AD_DIN。它還可以通過一個串行的3態(tài)輸出端AD_OUT與主處理器或其外圍的串行口通訊，輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。本器件可以從主機高速傳輸數(shù)據(jù)。除了高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制能力外，本器件有一個片內(nèi)的14通道多路器可以在11個輸入通道或3個內(nèi)部自測試(SELF-TEST

40、)電壓中任意選擇一個。采樣-保持是自動的。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC輸出端變高以指示轉(zhuǎn)換的完成。本器件中的轉(zhuǎn)換器結(jié)合外部輸入的差分高阻抗的基準電壓，具有簡化比率轉(zhuǎn)換、刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離的特點。開關(guān)電容的設(shè)計可以使在整個溫度范圍內(nèi)有較小的轉(zhuǎn)換誤差。此多通道，小體積的TLC2543C器件，線性誤差小 (±1 LSB max)，節(jié)省I/O資源，成本較低，特別適用于單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)。TLC2543的內(nèi)部

41、結(jié)構(gòu)如圖4所示。</p><p>　　圖4 TLC2543內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　TLC2543內(nèi)部由通道選擇器、輸入地址寄存器、采樣保持電路、12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、輸出寄存器、并→串轉(zhuǎn)換器以及控制邏輯電路等7個部分組成。通道選擇器根據(jù)輸入地址寄存器中存放的地址選擇輸入通道，并將輸入通道中的信號送到采樣保持電路中，然后在12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器中將采樣的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，存放到輸出寄存器中

42、，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過并行→串行轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，由AD_OUT端輸出到微處理器中。</p><p>　　3.3 TLC2543和單片機的接口電路設(shè)計</p><p>　　在80C51系列微處理器中都不帶SPI或相同的接口能力，為了和TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口，需要用軟件來合成SPI的操作，這樣數(shù)據(jù)傳送速率下降，受微處理器指令周期時間控制，因而受微處理器的時鐘頻率影響。因此要盡可能選擇微處

43、理器的最高始終頻率，以減小指令周期時間，優(yōu)化接口數(shù)據(jù)傳輸速率。</p><p>　　如圖5所示，TLC2543和單片機的接口電路。TLC2543的轉(zhuǎn)換結(jié)束端EOC、I/O時鐘、串行數(shù)據(jù)輸入端AD_DIN、串行數(shù)據(jù)輸出端AD_OUT片選CS分別連接單片機的并行雙向I/O口1的管腳P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4。</p><p>　　圖5 TLC2543與單片機的接口電路圖&

44、lt;/p><p>　　在設(shè)計制作時要注意事項：</p><p><b>　　(1)電源去耦</b></p><p>　　當使用TLC2543這種12位A/D器件時，每個模擬IC的電源端必須用一個0.1μF的陶瓷電容連接到地，用作去耦電容。在噪聲影響較大的環(huán)境中，建議每個電源和陶瓷電容端并聯(lián)一個10μF的鉭電容，這樣能夠減小噪聲的影響。</p

45、><p><b>　　(2)接地</b></p><p>　　對模擬器件和數(shù)字器件，電源的地線回路必須分開，以防止數(shù)字部分的噪聲電流通過模擬地回路引入，產(chǎn)生噪聲電壓，從而對模擬信號產(chǎn)生干擾。所有的地線回路都有一定的阻抗，因此地線要盡可能寬或用地線平面，以減小阻抗，連線應(yīng)當盡可能短，如果使用開關(guān)電源，則開關(guān)電源要遠離模擬器件。</p><p><

46、;b>　　(3)電路板布線</b></p><p>　　使用TLC2543時一定要注意電路板的布線，電路板的布線要確保數(shù)字信號和模擬信號隔開，模擬線和數(shù)字線特別是時鐘信號線不能互相平行，也不能在TLC2543芯片下面布數(shù)字信號線。</p><p>　　3.4 電壓跟隨器的設(shè)計</p><p>　　電壓跟隨器由3個LM324四運放電路和若干個電阻和

47、電容設(shè)計而成的。在我們開始設(shè)計的時候采用的是LM084芯片，但是在調(diào)試電路的時候發(fā)現(xiàn)LM084發(fā)熱量太大，在檢查電路沒有問題的情況下，由于LM324發(fā)熱量相對較小而且功能基本相同，所以最后采用了LM324。下面簡要介紹一下LM324。 </p><p>　　LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用

48、圖 6所示的符號來表示，它有 5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端，Vi-(-)為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反；Vi+(+)為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。LM324 的引腳排列見圖7。</p><p>　　圖 6 圖 7<

49、;/p><p>　　由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。</p><p>　　圖 8電壓跟隨器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如圖8為其中一路的電路圖。同相輸入端的電阻和電容設(shè)計成了一個低通濾波器，目的是通過濾波保證模擬電壓信號能夠無失真的從輸出端輸出，電壓跟隨器采用的外部供電，其作用就是

50、保證模擬輸入電壓能夠穩(wěn)定的輸入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換芯片，從而提高系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的精度和準確性。</p><p>　　3.5 制作USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路板</p><p>　　選用Altium公司的Altium Designer 6 DXP電子設(shè)計系統(tǒng)軟件來進行電路板的設(shè)計制作。Altium Designer 6是最新一套完整的板卡級設(shè)計系統(tǒng)，真正實現(xiàn)在單個應(yīng)用程序中的集成。Altium

51、 Designer 6讓用戶可以選擇最適當?shù)脑O(shè)計途徑來按自己想要的方式工作。Altium Designer 6線路圖設(shè)計系統(tǒng)完全利用了Windows XP和Windows 2000平臺的優(yōu)勢，具有改進的穩(wěn)定性、增強的圖形功能和超強的用戶界面。</p><p>　　3.5.1 畫原理圖</p><p>　　原理圖(見圖9)前部分為數(shù)據(jù)采集模塊，電壓跟隨器為TLC2543提供穩(wěn)定的模擬輸入電

52、壓。后半部分為數(shù)據(jù)通信模塊。</p><p>　　圖 9 USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖</p><p>　　USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電源使用外接12V電源供電，而芯片TLC2543所需的5V基準電壓源則通過LM336穩(wěn)壓管和滑動變阻器將12V電源轉(zhuǎn)換到5V。</p><p><b>　　制作原理圖步驟：</b></p><p>

53、　　創(chuàng)建一個新的PCB項目</p><p>　　創(chuàng)建一個新的原理圖圖紙</p><p><b>　　放置器件</b></p><p><b>　　連接電路</b></p><p>　　3.5.2 畫PCB圖</p><p>　　在PCB設(shè)計中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟，

54、在整個PCB中，以布線的設(shè)計過程限定最高，技巧最細、工作量最大。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線。由于本設(shè)計采用的是單面板且用交互式布線既手工布線。</p><p>　　對于單面板，設(shè)計的難點是如何減少跳線情況下把線路布通。此次設(shè)計經(jīng)過合理放置元件和多次改進，最后終于克服一切困難，在跳線很少的情況下把線路布通，達到了設(shè)計的目標。為了防止外部電磁干擾，采用了電路板外部用相對較寬的銅線構(gòu)成非閉合的保護電路。在

55、電路內(nèi)部，直接用板上剩余空間的大面積接地來提高電路信號的穩(wěn)定性。如圖10所示。</p><p>　　圖10 USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PCB圖</p><p><b>　　PCB布線原則：</b></p><p>　　(1)電源、地線的處理</p><p>　　電源、地線的處理不好會引起干擾，使產(chǎn)品的性能下降，有時甚至影響到產(chǎn)

56、品的成功率。所以對電、地線的布線要認真對待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度。</p><p>　　在電源、地線之間加上去耦電容，濾除噪音干擾。</p><p>　　盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)。 </p><p&g

57、t;　　用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?，地線各占用一層。</p><p>　　(2) 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理</p><p>　　現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路)，而是由數(shù)字電和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。</p><p&g

58、t;　　數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整個PCB對外界只有一個結(jié)點，所以必須在PCB內(nèi)部進行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的，只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)，數(shù)字地與模擬地有一點短接，這在設(shè)計時必須考慮，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。</p><p>　　(3) 設(shè)計規(guī)

59、則檢查(DRC)</p><p>　　布線設(shè)計完成后，需認真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則，同時也需確認所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面：</p><p>　?、倬€與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 </p><p>　?、陔娫淳€和地線的寬度是否合適，電源與地

60、線之間是否緊耦合(低的波阻抗)，在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 </p><p>　?、蹖τ陉P(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開。 </p><p>　　④模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨立的地線。 </p><p>　?、莺蠹釉赑CB中的圖形(如圖標、注標)是否會造成信號短路。 </p><

61、;p><b>　　(4) 制作電路板</b></p><p>　?、俅蛴CB圖。打印時注意打印層的設(shè)置，還有要保留焊盤孔，方便后面的鉆孔。</p><p>　　②曝光感光板。把打印紙的正面向下平放在感光板上，用玻璃壓緊，然后在白熾燈下照射大約12分鐘。</p><p>　?、鄹泄獍屣@像和蝕刻。</p><p>　

62、?、茔@孔、插元器件、焊接。</p><p>　　4 USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件編程</p><p>　　4.1 TLC2543的工作原理 </p><p>　　4.1.1 TLC2543的工作過程</p><p>　　TLC2543的工作過程分為兩個周期：I/O周期和轉(zhuǎn)換周期。</p><p><b>　　(

63、1) I/O周期</b></p><p>　　I/O周期由外部提供的I/O CLOCK定義，延續(xù)8、12或16個時鐘周期，決定于選定的數(shù)據(jù)長度。器件進入I/O周期后進行兩種操作。首先，在I/OCLOCK的前8個脈沖的上升沿，以MSB前導(dǎo)方式從DATA INPUT端輸入8位數(shù)據(jù)流到輸入寄存器。其中前4位為模擬通道地址，控制14通道模擬多路器從11個模擬輸入和3個內(nèi)部測試電壓中選通一路送到采樣保持電路，該

64、電路從第4個I/O CLOCK脈沖的下降沿開始對所選信號進行采樣，直到最后一個I/O CLOCK脈沖的下降沿。I/O周期的時鐘脈沖個數(shù)與輸出數(shù)據(jù)長度(位數(shù))同時由輸入數(shù)據(jù)的D3、D2位選擇為8、12或16。當工作于12或16位時，在前8個時鐘脈沖之后，DATA INPUT無效。其次，在DATA OUT端串行輸出8位、12或16位數(shù)據(jù)。當保持為低時，第一個數(shù)據(jù)出現(xiàn)在EOC的上升沿。若轉(zhuǎn)換由控制，則第一個輸出數(shù)據(jù)發(fā)生在的下降沿。這個數(shù)據(jù)串是

65、前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，在第一個輸出數(shù)據(jù)之后的每一個后續(xù)位均有后續(xù)的I/O時鐘下降沿輸出。</p><p><b>　　(2) 轉(zhuǎn)換周期</b></p><p>　　在I/O周期的最后一個I/O CLOCK下降沿之后，EOC變低，采樣值保持不變，轉(zhuǎn)換周期開始，片內(nèi)轉(zhuǎn)換器對采樣值進行逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換，其工作由與I/O CLOCK同步的內(nèi)部時鐘控制。轉(zhuǎn)換完成后EOC變高，轉(zhuǎn)換

66、結(jié)果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個I/O周期輸出。I/O周期和轉(zhuǎn)換周期交替進行，從而可減小外部數(shù)字噪聲對轉(zhuǎn)換精度的影響。</p><p>　　4.1.2 接口時序</p><p>　　可以用四種傳輸方法使TLC2543得到全12位分辨率，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用8、12或16個時鐘周期。</p><p>　　一個片選()脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開始處，或是在轉(zhuǎn)換時

67、序的開始處變化一次后保持 為低，直到時序結(jié)束。</p><p>　　圖11顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用12個時鐘周期和在每次傳遞周期之間插入 的時序，圖12顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用12個時鐘周期，僅在每次轉(zhuǎn)換序列開始處插入一次 時序。</p><p>　　圖 11 12時鐘時序傳送圖(使用，MSB在前)</p><p>　　圖12 12時鐘時序傳送圖(不使用，M

68、SB在前)</p><p>　　4.2 采集模塊程序設(shè)計</p><p>　　在系統(tǒng)上電后，必須從高變到低后開始一次I/O周期。EOC開始為高，輸入數(shù)據(jù)寄存器被置為全零。輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是隨機的，并且第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果將被忽略。為了對器件初始化，被轉(zhuǎn)為高再回到低后開始下一次I/O周期。在器件從掉電狀態(tài)返回后的第一次轉(zhuǎn)換，由于器件的內(nèi)部調(diào)整，讀數(shù)可能不準確。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程圖如圖13所示

69、。</p><p>　　圖13 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程圖</p><p>　　采集程序設(shè)計為一個循環(huán)程序，在一個循環(huán)中完成以下工作：A/D轉(zhuǎn)換器通過AD_DIN從單片機接收命令字選取通道、時鐘和極性，然后進入</p><p>　　采樣周期，在I/O周期的最后一個I/O CLOCK下降沿之后，EOC變低，采樣值保持不變，轉(zhuǎn)換周期開始，片內(nèi)轉(zhuǎn)換器對采樣值進行逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換

70、，其工作由與I/O CLOCK同步的內(nèi)部時鐘控制。轉(zhuǎn)換完成后EOC變高，轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個I/O周期輸出。當下一個I/O周期開始時，A/D轉(zhuǎn)換器將上一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果從AD_OUT串行輸入到單片機的外部存儲器中。</p><p>　　4.2.1 A/D轉(zhuǎn)化程序設(shè)計</p><p>　　在主程序Mainloop中使用函數(shù)init_ADC(m | OUTPUTLENGHT_

71、12 | UNIPOLAR)對A/D芯片進行初始化，定義了系統(tǒng)的初始通道、時鐘模式以及極性。由于TLC2543有3種時鐘模式分別為8、12和16時鐘，其中默認的為12時鐘，出于對系統(tǒng)通用的考慮，在A/D轉(zhuǎn)換子程序中把它設(shè)計成可選時鐘模式。</p><p>　　在本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，TLC2543輸出結(jié)果設(shè)置成12位無符號整型數(shù)，輸出順序為高位在前且為單極性。在每一個A/D轉(zhuǎn)換過程中，TLC2543都要從串行輸入端A

72、D_DIN讀取由單片機輸入的控制字來選定對某個或多個通道進行采樣，然后進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果被存入輸出數(shù)據(jù)寄存器AD_OUT。在下一個I/O周期中，由數(shù)據(jù)輸出端AD_OUT串行輸出到單片機的外部寄存器。但是由于采集的為12 位數(shù)據(jù)，對于8 位單片機，要存放在兩個內(nèi)存地址中，因此需要利用AdResult = datah *256+datal合成后再返回給主程序送入單片機。</p><p>　　本程序不僅實現(xiàn)了14

73、路模擬信號的數(shù)據(jù)采集而且可以任意選擇一路或多路進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，同時合成了SPI功能使TLC2543A/D轉(zhuǎn)換芯片和P89C51RA2單片機能夠快速的進行正常通信。但是還存在一定的問題，需要在后續(xù)工作中進一步改進。A/D轉(zhuǎn)換的詳細程序見附錄A。</p><p>　　在 TLC2543 的編程中注意以下幾個問題： </p><p>　　(1)一個輸入輸出工作周期為 12個時鐘信號，隨著12個時鐘

74、信號的進入, TLC2543的AD_OUT 引腳送出的12 位數(shù)，為上一個工作周期的 A/ D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，而這一數(shù)據(jù)是何通道的采集量，取決于上一工作周期從AD_DIN引腳送入TLC2543的控制字的前四位。那么對于系統(tǒng)上電后第一個工作周期，從 AD_OUT取出的數(shù)據(jù)是沒有意義的。</p><p>　　(2)控制字的低4位決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式，初始設(shè)定后，一般不要在運行過程中改變，以免數(shù)據(jù)混亂。而在工作周期循環(huán),

75、若累加器 A 中數(shù)據(jù)沒有處理好，容易把非法的控制字帶入TLC2543，引起輸出數(shù)據(jù)格式錯誤，這一點應(yīng)予特別注意。</p><p>　　(3) 端控制著TLC2543的轉(zhuǎn)換初始化與輸入輸出。本文中端控制轉(zhuǎn)換過程，在輸入輸出數(shù)據(jù)過程必須保持為低，即在輸入12個時鐘信號期間必須保持0之后，端被置高，以便使由高到低的變化，而產(chǎn)生下一工作周期。 端被置高時，與 TLC2543相聯(lián)的其它三線呈高阻狀態(tài)，可為其它線路使用，硬件

76、設(shè)計時，可設(shè)計為共享線路，軟件編程時，根據(jù) 情況決定誰使用這些線路。</p><p>　　(4)對于轉(zhuǎn)換結(jié)果用二進制方式輸出，當輸入電壓等于時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 12個“1”，即(1111 1111 1111)，當輸入電壓等于 時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為12個“0”，即(0000 0000 0000)，當輸入電壓等于( + )/ 2 時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為(1000 0000 0000)，供校正參考。</p><p&

77、gt;<b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　圖14顯示的就是在本論文中設(shè)計的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實物圖。</p><p>　　圖14 USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在調(diào)試過程中從硬件到軟件由于經(jīng)驗不足和知識水平的限制，走了不少彎路，但最終還是調(diào)試成功?，F(xiàn)在總結(jié)一下，對于系統(tǒng)的進一步開發(fā)具有一定的積累意義。<

78、/p><p>　　(1) 拿到電路板之后不要急于焊接元件，要先認真檢查板子連線是否存在短 路、斷路的情況，在確認無誤之后，然后可以加電測試電源供電情況。正常后基本上就可以開始焊接元件了，一般先焊帖片、電阻等元件，遵循由低往高的焊接順序。焊接完畢后加電，如果電路工作不正常，可以先檢查供電、是否存在虛焊、粘連的情況直至排除故障。</p><p>　　(2) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的調(diào)試主要是測試AD轉(zhuǎn)換

79、是否正常。A/D電路的測試是通過采樣一組確定電壓并通過USB接口送往PC機觀察，由于TLC2543芯片有3個內(nèi)測電壓即REF+、REF-、(REF+ +REF-)/2，它們的值是固定不變的，分別為5v、0v和2.5v，可以通過這3個通道的值來確定A/D電路采集的數(shù)據(jù)是否正確，同樣也得到AD電路能夠正常工作的結(jié)論。如圖15所示為應(yīng)用程序的界面圖。</p><p>　　圖15 應(yīng)用程序的界面圖</p>

80、<p>　　如圖所示當按下確定按鈕時，從通道1到基準波形3的14路模擬轉(zhuǎn)換通道就開始實時的變化，其中基準波形1，基準波形2，基準波形3這3個為TLC2543的內(nèi)測電壓，AD轉(zhuǎn)換結(jié)果正確與否都主要觀察這個數(shù)值的變化。在轉(zhuǎn)換的過程中它們是基本上不變化的，如果有較大幅度的變化就說明轉(zhuǎn)換過程中存在著問題，使得轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度和準確性下降，否則轉(zhuǎn)換的結(jié)果是正確的。</p><p><b>　　6 結(jié)束語

81、</b></p><p>　　本設(shè)計是一個綜合型的題目，它涉及硬件設(shè)計、單片機C51高級語言編程和電子專業(yè)的知識。經(jīng)過多次試驗、多次修改，克服了很多困難，最后終于調(diào)試成功，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的基本功能，能夠?qū)崟r的多路將多路數(shù)據(jù)送入單片機的外部存儲器，并可通過USB數(shù)據(jù)總線接口與PC機進行數(shù)據(jù)通信，在PC機上實時的顯示和存儲采樣數(shù)據(jù)。而且選用了體積小、功能全的12位TLC2543作為A/D轉(zhuǎn)換器同時采用C5

82、1對系統(tǒng)編程，使系統(tǒng)具有易實現(xiàn)、易編程、可移植、體積小、功耗低等優(yōu)點 ,具有良好的推廣與應(yīng)用價值。本系統(tǒng)可應(yīng)用于實驗室或工業(yè)現(xiàn)場等多種場合的多路數(shù)據(jù)實時采集。</p><p>　　由于時間倉促和知識有限，致使許多部分都未能完善，存在著很多錯誤和問題，敬請各位老師同學(xué)提出、指正和批評。</p><p>　　通過這次設(shè)計，對大學(xué)四年所學(xué)知識進行了一次檢驗和全面的復(fù)習，并且又學(xué)會了很多新的電子與

83、計算機專業(yè)知識，從中得到了很多寶貴的經(jīng)驗。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次設(shè)計是在我的導(dǎo)師xx副教授的全程帶領(lǐng)和指導(dǎo)下完成的。感謝xx老師對我的關(guān)懷和細心指導(dǎo)。xx老師不僅為我提供一個良好的工作環(huán)境和齊全的工具設(shè)備，使我能夠更好的完成設(shè)計，還幫我解決掉了很多設(shè)計中遇到的困難。通過與xx老師的討論和學(xué)習使我獲得了很多豐富的寶貴的經(jīng)

84、驗。xx老師那兢兢業(yè)業(yè)的治學(xué)態(tài)度、敏銳創(chuàng)新的科學(xué)思維和身體力行的工作作風是我收獲的最大財富，同時還要感謝海南大學(xué)信息學(xué)院的易家傅老師在此次設(shè)計中對我的精心指導(dǎo)，使我能順利完成此次設(shè)計。</p><p>　　在設(shè)計過程中還有很多同學(xué)對我有很大幫助，特別是王新建同學(xué)、許元統(tǒng)同學(xué)，感謝他們在我畢業(yè)設(shè)計過程中給予我的大力支持和耐心指導(dǎo)。還要感謝我的父母、哥哥、姐姐是他們在背后默默的支持我，僅以此文獻給他們。</p&

85、gt;<p>　　最后感謝海南大學(xué)四年來對我的培養(yǎng)，使我學(xué)到了很多的知識，這是本次設(shè)計成功的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 梁合慶.增強核內(nèi)存80C51教程.北京: 電子工業(yè)出版社,2003 .P168~210</p><p>　　[2] 劉文濤編著.單片機語言C51程序設(shè)計.北京

86、：原子能出版社，2004 </p><p>　　[3] 尹勇, 王洪成編著.單片機開發(fā)環(huán)境μVision2使用指南及USB固件編程與調(diào)試. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.10 P1~95</p><p>　　[4] 楊小川. Protel DXP設(shè)計指導(dǎo)教程.北京：博導(dǎo)創(chuàng)新科技有限公司，2003.11</p><p>　　[5] TLC2543帶串行控制和

87、11個輸入端模數(shù)轉(zhuǎn)換器中文應(yīng)用筆記.武漢：武漢力源有限公司， 98-3-26 </p><p>　　[6] TLC2543中文數(shù)據(jù)手冊.武漢：武漢力源有限公司，98-6-30</p><p>　　[7] 王述全 孟臣 張福軍 基于串行接口方式單片機通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 2006-2-16</p><p>　　[8] 王宜懷 12位A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543與51

88、系列單片機接口技術(shù).蘇州絲綢工學(xué)院學(xué)報，1999 年10 月，第19 卷第5期：45-50</p><p>　　[9] 黃天祿 郝東來 鄧玉元 用TLC2543 A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).西安通信學(xué) 報，2004年6月，第3卷第3期</p><p>　　[10] 程繼紅 TLC2543在傳感器實驗臺測試系統(tǒng)中的應(yīng)用. 南京師范大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版)，2003年，第3卷第1期<

89、/p><p>　　[11] 盧鑫 龐偉正 新型模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543的串行接口及其應(yīng)用. 器件與應(yīng)用, 維 普資訊 </p><p>　　[12] 左克群 基于TLC2543設(shè)計的采集系統(tǒng).計算機控制監(jiān)測與管理，2003年第5期</p><p>　　[13] 段軍 基于USB數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的開發(fā)與研究.南京理工大學(xué)，2004年3月 </p>

90、<p>　　附錄 A：A/D轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　/* //******************************************************************** // USB--DATACOMMUNICATION</p><p>　　// File Name: ADC.C</p>

91、<p>　　// Revision:1.1(2006-05-20)</p><p>　　// Author:Liu Shao Fei</p><p>　　// Note: //*********************************************************************/</p><p>　

92、　#include <stdio.h></p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#include <REG51Rx2.H> /* special function register declarations */</p><p>　　#include &qu

93、ot;mainloop.h"</p><p>　　#include "AD_Convert.H"</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　extern unsigned char xda

94、ta ADCBuf[];</p><p>　　sbit AD_CLK = P1^1; //輸入/輸出時鐘(I/O CLOCK)</p><p>　　sbit AD_DIN = P1^2; //串行數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　sbit AD_DOUT = P1^3; //A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出端</p><p>　　sbit

95、 AD_CS = P1^4; //片選端</p><p>　　sbit AD_EOC = P1^0; //轉(zhuǎn)換結(jié)束端</p><p>　　//REF＋、REF－：正、負基準電壓端。通常REF</p><p>　　＋接VCC，REF－接地</p><p>　　//最大輸入電壓范圍取決于兩端電壓差；</p><p

96、>　　void clock_in() //時鐘脈沖</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　AD_CLK=1;</b></p><p><b>　　AD_CLK=0;</b></p><p><b&g

97、t;　　}</b></p><p>　　void init_ADC(unsigned char TongDao) //AD初始化；我們只寫不讀</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar j,k;</p><p>　　if((TongDao&0x04

98、)==0x00) //定義時鐘模式12，8，16</p><p><b>　　k=12;</b></p><p>　　else if((TongDao&0x08)==0x00)</p><p><b>　　k=8;</b></p><p><b>　　else <

99、;/b></p><p><b>　　k=16;</b></p><p>　　ADCBuf[0]=k;</p><p><b>　　AD_CS=0;</b></p><p>　　AD_CLK=0; //我們采集上邊沿</p><p>　　for(j=0;j&l

100、t;k;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_DIN=(bit)(TongDao&0x80); //取tongdao最高位</p><p>　　TongDao<<=1; //逐次取得通道數(shù)</p><p>　　clock_

101、in(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　// 進行AD轉(zhuǎn)換，輸入：要進行AD轉(zhuǎn)換的通道號（tongdao）</p><p>　　// 輸出：AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果</p><

102、;p>　　unsigned int ADC(uchar TongDao)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar datah;</p><p>　　uchar datal,i,k;</p><p>　　unsigned int AdResult;</p><p&g

103、t;<b>　　datah=0;</b></p><p><b>　　datal=0 ;</b></p><p>　　if(AD_EOC==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((TongDao&0x04)==0x00)</p&g

104、t;<p><b>　　k=12;</b></p><p>　　else if((TongDao&0x08)==0x00)</p><p><b>　　k=8;</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　

105、k=16;</b></p><p>　　ADCBuf[0]=k;</p><p><b>　　AD_CS=0;</b></p><p>　　AD_CLK=0; //我們用片選來讀</p><p>　　for(i=0;i<k;i++) //輸入k個時鐘</p><p&

106、gt;<b>　　{</b></p><p>　　if(i<4) //輸出高4位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_DIN=(bit)(TongDao&0x80);</p><p>　　TongDao<<=1;</p><

107、p>　　datah<<=1;</p><p>　　datah|=AD_DOUT; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　else //輸出低8位數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_DIN=(bit

108、)(TongDao&0x80);</p><p>　　TongDao<<=1;</p><p>　　datal<<=1;</p><p>　　datal|=AD_DOUT;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　clock_in();</

109、p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　AD_CS=1;</b></p><p>　　AdResult=datah*256+datal;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</

110、b></p><p>　　AdResult=0xF000;</p><p>　　return(AdResult);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　附錄 B：主程序</b></p><p>　　/* //**************

111、****************************************************** </p><p>　　USB--DATACOMMUNICATION</p><p>　　// File Name:mainloop.C</p><p>　　// Revision:1.1(2006-05-20)</p><p>

112、　　// Author:Wang Xin Jian</p><p>　　// Note://****************************************************************</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　#include <stdio.h>&l

113、t;/p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#include <REG51Rx2.H> /* special function register declarations */</p><p>　　#include "mainloop.h"</p><