自動化專業(yè)微機(jī)接口課程設(shè)計(jì)1

本文格式為Word版，下載可任意編輯——自動化專業(yè)微機(jī)接口課程設(shè)計(jì)111級自動化專業(yè)《微機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書及指導(dǎo)書

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)、調(diào)試一個具有溫度檢測、串行A/D和液晶顯示溫度值得一個溫度檢測系統(tǒng)

二、設(shè)計(jì)目的

1.通過實(shí)踐進(jìn)一步理解和把握微機(jī)接口技術(shù)；2.把握使用匯編及C語言開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的方法；3.復(fù)習(xí)使用Protel制作電路板的技能；4.學(xué)會通過閱讀相關(guān)器件的英文資料設(shè)計(jì)產(chǎn)品；5.進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)、調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)的能力。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容

本設(shè)計(jì)在Lab8000通用微控制器試驗(yàn)系統(tǒng)及由北京建筑大學(xué)研制的溫度測量及控制擴(kuò)展板上做。要求手動控制加熱，然后將溫度檢測產(chǎn)生的模擬量送入串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC549,轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量送入CPU，經(jīng)適當(dāng)轉(zhuǎn)換送液晶顯示器顯示溫度值。

在設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中要將設(shè)計(jì)中涉及的各部分逐個調(diào)試通過，然后再整體調(diào)試。在逐個調(diào)試時，可使用一些模擬信號，例如在調(diào)試串行A/D時，可先將模擬量輸入接一個電位器，由電位器模擬溫度量輸入。

1.溫度測量與控制電路

系統(tǒng)使用集成電路溫度傳感器AD590作為測溫器，AD590是AD公司生產(chǎn)的一種精度和線性度較好的雙端集成溫度傳感器，其輸出電流與絕對溫度有關(guān)，對于電源電壓從5-10V變化只引起1A最大電流的變化或1攝氏度等效誤差。

圖1溫度傳感部分

圖1給出了用于獲得正比于絕對溫度的輸出電流的基本溫度敏感電路，當(dāng)溫度有了10℃的變化時輸出電壓變化為20mV，即該電路運(yùn)放1腳電壓隨溫度變化為2mV/℃。

AD590將溫度變化量轉(zhuǎn)換成電壓值變化量，經(jīng)過LM324一級跟隨后輸入到電壓放大電路，放大后的信號輸入到A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，利用CPU采集并存儲采集到的數(shù)據(jù)。將溫度傳感器輸出的小信號跟隨放大45倍左右后，送至8位A/D轉(zhuǎn)換器換成數(shù)字量。

設(shè)定溫度為0攝氏度時變換放大電路送出的模擬量為0V，此時A/D輸出的數(shù)字量為00H；溫度為67攝氏度時變換放大電路送出4.98V電壓，此時A/D輸出的數(shù)字量為FFH，即每0.3攝氏度對應(yīng)1LSB變化量。當(dāng)溫度超過報(bào)警溫度報(bào)警67攝氏度，此時，輸出電壓約為5.0V左右。通過電壓比較器接通硬件報(bào)警電路報(bào)警。輸入A/D的模擬信號有過壓保護(hù)，不會損壞A/D轉(zhuǎn)換器。在試驗(yàn)擴(kuò)展板硬件中，已有安全設(shè)計(jì)，即加熱溫度不會超過80℃。

擴(kuò)展板已依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整好了放大器的增益和零位。應(yīng)注意：由于熱慣性的影響及溫度計(jì)顯示的滯后

因素，若要確切觀測某溫度點(diǎn)的測量值，在加熱到觀測溫度點(diǎn)后，應(yīng)中止加熱，等待溫度計(jì)示值穩(wěn)定后，再觀測記錄結(jié)果。若觀測點(diǎn)溫度較高，還應(yīng)相應(yīng)延長等待時間。

需要說明的是，由于溫度計(jì)和溫度采樣芯片AD590的采樣點(diǎn)不同，理論計(jì)算值同顯示略有偏差。溫度測量電路原理參見圖2。

圖2溫度測量電路

在上圖中，可變電阻R7為測溫系統(tǒng)零點(diǎn)調(diào)理，可以調(diào)理系統(tǒng)零點(diǎn)。調(diào)理電位器R7，用萬用表測量如圖R4、R5、R6三個電阻相接的公共點(diǎn)，將該點(diǎn)電壓調(diào)到-2.74V（注：該點(diǎn)電壓已調(diào)到-2.74V，學(xué)生不要隨意調(diào)理，可以直接做試驗(yàn)）。

用導(dǎo)線連接"溫度測量'到"TLC549模擬量輸入'；

加熱模塊的"溫度控制'手動接VCC(+5V)或GND，以手動控制是否加熱。

2.串行A/D轉(zhuǎn)換器

TLC549是一種采用8位逐次迫近式工作的A/D轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部包含系統(tǒng)時鐘、采樣和保持、8位A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)寄放器以及控制規(guī)律電路。TLC549每25uS重復(fù)一次"輸入轉(zhuǎn)換輸出'。器件有兩個控制輸入：I/OCLOCK和片選（CS）。

內(nèi)部系統(tǒng)時鐘和I/OCLOCK可獨(dú)立使用。應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)只需利用I/O時鐘啟動轉(zhuǎn)換或讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)CS為高電平日，DATAOUT處于高阻態(tài)且I/O時鐘被阻止。

當(dāng)CS變?yōu)榈碗娖饺眨按无D(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位（MSB）開始出現(xiàn)在DATAOUT端。在接下來的7個I/OCLOCK周期的下降沿輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的后7位，至此8位數(shù)據(jù)已經(jīng)輸出。然后再將第8個時鐘周期加至I/OCLOCK，此時鐘周期的下跳沿變使芯片進(jìn)行下一輪的AD轉(zhuǎn)換。在第8個I/OCLOCK周期之后，CS必需變?yōu)楦唠娖?，并且保持高電平直至轉(zhuǎn)換終止為止（17uS），否則CS的有效高電平至低電平的轉(zhuǎn)換將引起復(fù)位（其它詳細(xì)資料看芯片說明）。

TLC549串行模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理參見圖3。

圖3TLC549串行模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

3.液晶顯示器

四、設(shè)計(jì)要求

1.

進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)：

1）畫出系統(tǒng)硬件原理圖并用文字說明原理；2）將程序劃分為若干個模塊，畫出框圖；3）依據(jù)題意，確定各接口芯片工作于何方式下；

4）確定各接口芯片的端口地址、控制字等，為初始化編程做好準(zhǔn)備；2.畫出各模塊內(nèi)的流程圖，依據(jù)流程圖編寫源程序代碼，并寫出解釋；3.將源程序匯編、連接，產(chǎn)生可執(zhí)行文件；4.硬件與軟件調(diào)試，通過試驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.硬件設(shè)計(jì)完成后，要在Protel中畫出原理圖及印制板圖，并打印出來附在報(bào)告中。

五、試驗(yàn)設(shè)備

1．微機(jī)一臺

2．Lab8000通用微控制器試驗(yàn)系統(tǒng)一套3．溫度測量及控制擴(kuò)展板一塊

六、設(shè)計(jì)過程1.液晶屏

液晶顯示器簡稱LCD顯示器。它是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線的傳輸方向的特性實(shí)現(xiàn)顯示信息。液

晶顯示器按其功能可分為三類：筆段式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣式液晶顯示器和圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號等，而圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果。

本次課程設(shè)計(jì)我選用字符型點(diǎn)陣式LCD液晶顯示器RT-1602C，用作顯示檢測到的溫度。RT-1602C采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳狀況如下：

第1腳：VSS，電源地第2腳：VDD，+5V電源

第3腳：V0，液晶顯示偏壓信號，一般加電位器調(diào)整

第4腳：RS，數(shù)據(jù)/命令選擇端，高電平日選擇數(shù)據(jù)寄放器、低電平日選擇指令寄放器。

第5腳：R/W，讀/寫選擇端，高電平日進(jìn)行讀操作，低電平日進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平日可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平日可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平日可以寫入數(shù)據(jù)。

第6腳：E，端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平日，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7，為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：BLA，背光源正極第16腳：BLK，背光源負(fù)極

2．TLC549

（1）因測得的溫度是模擬量，所以需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過單片機(jī)89C51傳入液晶顯示器RT-1602C，將其輸出。本次課程設(shè)計(jì)我選用A/D轉(zhuǎn)換器TLC549。

（2）TLC549是TI公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的8位A/D轉(zhuǎn)換器，它以8位開關(guān)電容逐次迫近的方法實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于17us，最大轉(zhuǎn)換速率為40000HZ，4MHZ典型內(nèi)部系統(tǒng)時鐘，電源為3V至6V。它能便利地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測控應(yīng)用系統(tǒng)。TLC549片型小，采樣速度快，功耗低，價(jià)格低廉，控制簡單.適用于低功耗的袖珍儀器上的單路A/D或多路并聯(lián)采樣。

（3）TLC549引腳圖及各引腳功能

TLC549引腳圖

REF+：正基準(zhǔn)電壓輸入2.5VREF+Vcc+0.1。

REF－：負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端，-0.1VREF-2.5V。且要求：（REF+）－（REF-）1V。VCC：系統(tǒng)電源3VVcc6V。GND：接地端。

/CS：芯片選擇輸入端，要求輸入高電平VIN2V，輸入低電平VIN0.8V。

DATAOUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)串行輸出端，與TTL電平兼容，輸出時高位在前，低位在后。

ANALOGIN：模擬信號輸入端，0ANALOGINVcc，當(dāng)ANALOGINREF+電壓時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全"1'(0FFH)，ANALOGINREF-電壓時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全"0'(00H)。

I/OCLOCK：外接輸入/輸出時鐘輸入端，同于同步芯片的輸入輸出操作，無需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時鐘同步。（4）應(yīng)用接口及采樣程序

TLC549可便利地與具有串行外圍接口(SPI)的單片機(jī)或微處理器協(xié)同使用，也可與51系列通用單片機(jī)連接使用。實(shí)際應(yīng)用程序清單如下：

初始化：

SETBP1.2；置CS為1。

CLRP1.0；置I/OCLOCK為零。MOVR0，＃00H；移位計(jì)數(shù)為零。

A/D過程：

A/DP：CLRP1.2

NOP；等待1.4s，NOP數(shù)根據(jù)晶振狀況選擇NXT：SETBP1.0MOVC，P1.1RLCACLRP1.0INCR0

CJNER0，＃8，NXTMOVR0，＃00SETBP1.2

MOVDTSVRM，A；DTSVRM：DATASAVERAM.RET