基于單片機(jī)和tlc2543的溫度及電壓測(cè)量裝置

1、基于51單片機(jī)和TLC2543的溫度測(cè)量以及電壓測(cè)量裝置西安理工大學(xué)一作品內(nèi)容摘要：本電路主要采集STC89C52芯片和TLC2543芯片來完成一個(gè) 簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表以及溫度測(cè)量裝置， 能夠?qū)斎氲?5V的模擬直流 電壓以及0-100C溫度進(jìn)行檢測(cè)，并通過1602LCD液晶進(jìn)行顯示。該電壓表 的測(cè)量以及溫度顯示電路主要由三個(gè)模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、溫度采 集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊。AD轉(zhuǎn)換模塊主要由芯片TLC2543來完成，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量再傳送 到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片STC89C52來完成，其負(fù)責(zé)把TLC2543傳送來的數(shù)字量經(jīng)一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生

2、相應(yīng)的顯示碼送到顯 示模塊進(jìn)行顯示：另外它還控制著 TLC2543芯片的工作。(一) 基本功能：1) 電壓測(cè)量范圍05V，溫度測(cè)量范圍0-100C2) 能用1602LCD液晶顯示電壓值以及溫度3) 測(cè)量精度達(dá)0.3V4) 自制溫度測(cè)量裝置5) 系統(tǒng)具備復(fù)位功能(二) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可分為電壓采集模塊、溫度采集模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、主控模塊、顯示模塊電壓、溫度采集模塊顯示模塊=AD轉(zhuǎn) 換/模塊接口 模塊直流穩(wěn)壓電源(三) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.AD轉(zhuǎn)換電路TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，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

3、機(jī)I/O資源；且價(jià)格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛 的應(yīng)用。2TLC2543的特點(diǎn)(1) 12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器；(2) 在工作溫度范圍內(nèi)10卩s轉(zhuǎn)換時(shí)間；(3) 11個(gè)模擬輸入通道；(4) 3路內(nèi)置自測(cè)試方式；(5) 采樣率為66kbps;(6) 線性誤差士 ILSBmax;(7) 有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC;(8) 具有單、雙極性輸出；(9) 可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；(10) 可編程輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。各引腳功能如下：1) AIN0AIN10 模擬量輸入端。11路輸入信號(hào)由內(nèi)部多路器選 通。對(duì)于4.1MHz的I/O CLOCK，驅(qū)動(dòng)源阻抗必須小于或等于 50 Q,而且用60pF電容

4、來限制模擬輸入電壓的斜率。2) -I片選端。在端由高變低時(shí)，內(nèi)部計(jì)數(shù)器復(fù)位。由低變高時(shí)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)禁止 DATAINPUT和I/O CLOCK。3) DATAINPUT 串行數(shù)據(jù)輸入端。由4位的串行地址輸入來選擇 模擬量輸入通道。4) DATA OUTA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端。為高時(shí)處于高阻 抗?fàn)顟B(tài)，為低時(shí)處于激活狀態(tài)。5) EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束端。在最后的I/O CLOCK下降沿之后，EOC從 高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D(zhuǎn)換完成和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸為止。6) GND 地。GND是內(nèi)部電路的地回路端。除另有說明外，所有電壓測(cè)量都相對(duì)GND而言。7) I/O CLOCK輸入/輸出時(shí)鐘端。I/O CLO

5、CK接收串行輸入信號(hào)并完成以下四個(gè)功能：(1)在I/O CLOCK的前8個(gè)上升沿，8位輸 入數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)寄存器。(2)在I/O CLOCK的第4個(gè)下降沿， 被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電，直到I/O CLOCK的最后一個(gè)下降沿為止。(3)將前一次轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的其余11位輸出到DATA OUT端，在I/OCLOCK的下降沿時(shí)數(shù)據(jù)開始變化。(4) I/OCLOCK的最后一個(gè)下降沿，將轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)傳送到內(nèi)部狀態(tài) 控制位。8) REF+正基準(zhǔn)電壓端?；鶞?zhǔn)電壓的正端(通常為 Vcc)被加到REF+，最大的輸入電壓范圍由加于本端與REF-端的電壓差決定。9) REF-負(fù)基準(zhǔn)電壓端?；鶞?zhǔn)電壓的低端(

6、通常為地)被加到REF-。10) Vcc電源。2. 溫度的模擬量采集：溫度傳感器PTI00 :PtIOO溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，主要參數(shù)如下：測(cè)量范圍：-200 C+850C.允許偏差值： A 級(jí)士 (0.15+0.002/t/), B 級(jí)( 0.30.0.005/t/)熱響應(yīng)時(shí)間30s最小值入深度：熱電阻的最小置入深度200mm允許電流w 5mA另外，Ptl00溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高 壓等優(yōu)點(diǎn)。鉑熱電阻的線性較好，在0-100攝氏度之間變化時(shí)，最大非線性 偏差小于0.5攝氏度。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為：(1) 時(shí)，RPtl00=l00*1+At+B*t

7、2+C*t 2*(t-l00)(2) 0 C t850 C 時(shí)，RPtl00=l00*(1+At+B*t2)式中，A=0.00390802 ; B=-0.000000580 ; C=0.0000000000042/35?？梢奝tIOO在常溫0-100攝氏度之間變化時(shí)線性度非常好，其阻值表 達(dá)式可近似簡(jiǎn)化為：R=100（1+At），當(dāng)溫度變化1攝氏度，PtIOO阻值 近似變化0.39歐。下表為PtIOO在0C-100 C的分度表：0.123斗56789010010039100.78101.17101.56101.95102.34102.73103.12103.5110103.9104.29104

8、.68105,07105,46105,8510624106,63107.02107,420107.79108.1S108 7510S.9610935109 73110 12110.51110.9111.2830111.67112.06112.45112.83113.22113,61114.99114.38114.77115.1540115.54115.93116311165117 08117.47117 S5118.24118.62119 0150119411978120.16120.55120.93121 32121.7122 09122.47122.8660123.24123.621240

9、1124.39124 77125.16125.54125.9212631126.6970127,07127.4512784128.22128,612937129,75130.13130.5180130.89131.27131 66132.04132.42132.8133.18133.56133 941343290134.7135.OS135 46135.84136.22136.6136.9S13736137.7413S.12100138:5138.88139.26139.64140.02140 39140.7714L15141.53141.912.接口電路設(shè)計(jì)（圖見附錄）1）接口電路是TLC2

10、543輸出的二進(jìn)制碼經(jīng)過單片機(jī)顯示到液晶，主要 由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和單片機(jī)芯片組成。2）時(shí)鐘電路。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)構(gòu)成振蕩器的增益反響放大器，引腳 XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個(gè)放大器與作 為反饋元件的片外晶振一起構(gòu)成自己振蕩器。3）復(fù)位電路。單片機(jī)一上電，立即復(fù)位，也可手動(dòng)復(fù)位。電阻和電容實(shí) 現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。復(fù)位也是使單片機(jī)退出低功耗工作方式而進(jìn)入正常狀 態(tài)的一種操作。3. 顯示電路的設(shè)計(jì)以下是1602液晶引腳的接線圖，中間沒有接線的為數(shù)據(jù)控制端口。1602字符型通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線 VCC（15 腳）和地線GND

11、（16腳），其控制原理與14腳的LCD完全一樣：二：實(shí)驗(yàn)代碼#in clude#defi ne uchar un sig ned char #define unit unsigned int sbit TCL2543_CLK=P1A2; sbit TCL2543_ADIN二PM3; sbit TCL2543_DOUT=P1A4; sbit TCL2543_CS=P1A5;sbit Icde n=P3A0；sbit Icdrs=P3A1； void delay (unit z)un it x,y;for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-);void write_com(uch

12、ar com) lcdrs=O;P2=com;delay(5);Icde n=1;delay(5);Icde n=0;void write_data(uchar date) lcdrs=1;P2二date;delay(5);lcde n=1;delay(5);lcde n=0;void in it()lcde n=0;write_com(0x38); /*kia*da */ write_com(OxOc); /*da kai gua n biao*/ write_com(0x06);/* jia yi*/ write_com(0x01);write_com(0x80);/*shujuzhi*/

13、unit read2543( un sig ned char port)un sig ned int i;un it ad_value=0;TCL2543_CLK=0;TCL2543_CS=0;port=4;for(i=0;i12;i+)if(TCL2543_DOUT) ad_value|=0x01;TCL2543_ADIN=(bit)(port& 0x80);TCL2543_CLK=1;delay(60);TCL2543_CLK=0;delay(60);port二port1;ad_value二ad_value1;void mai n()un it result ,nu m,a,table3;

14、 float tmp,y;while(1)in it();result二read2543(0);result二read2543(0); tmp=(result*5.36/4096.0);a=tmp*100*3.9;table0=a/100;table1=a%100/10;table2=a%100%10;write_data(v); write_data(o); write data(T);write_data();write_data(s);write_data();for(num=0; num3;nu m+)if(num=1)write_data(.); write_data(table n um+0x30);write_com(0x80+0x40);result二read2543(1);tmp=(result*5.36/4096.0);y=(tmp-0.878)/0.0