畢業(yè)設(shè)計--基于80c51單片機(jī)和tlc2543的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）</p><p>　　題 目： 基于80C51單片機(jī)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>　　姓

2、 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： </p&

4、gt;<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(jī)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)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(qiáng)型80C51系列單片機(jī)P89C51RA2組成多路高精度的數(shù)據(jù)采集

5、系統(tǒng)。這個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠性、多點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，并且具有易實(shí)現(xiàn)、 、易編程、移植 、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)還可通過USB數(shù)據(jù)總線接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，達(dá)到在PC機(jī)上實(shí)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(shí)驗(yàn)室或工業(yè)現(xiàn)場等多種場合的多路數(shù)據(jù)實(shí)時采集。</p><p>　　關(guān)鍵詞：TLC2543；A/D轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)采集</p><p&

6、gt;<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 technology is a

7、n 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 converter cal

8、led 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 數(shù)據(jù)采集

10、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(jī)芯片選擇- 5 -</p><p>　　3.2.2 模—數(shù)轉(zhuǎn)換

11、芯片選擇- 6 -</p><p>　　3.3 TLC2543和單片機(jī)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>　　3.5

12、.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><p>　

13、　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(xiàn)- 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或工控機(jī)對各種數(shù)

15、據(jù)進(jìn)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(jī)作進(jìn)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(shí)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(qiáng)型80C51單片機(jī)系列P89C51RA2和TI公司

16、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(shí)現(xiàn)低成本、高可靠性、多點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。并可通過USB數(shù)據(jù)總線接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在PC機(jī)上實(shí)時地顯示和存儲采樣數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)現(xiàn)場等多種場合的多路數(shù)據(jù)實(shí)時采集。</p><p><b>　　1.2 研究內(nèi)容</b></p><p>　　本文介紹的是基于80C51單

17、片機(jī)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(xì)致化，實(shí)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(shí)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(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過USB接口，在PC機(jī)上實(shí)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)計的需要。單

18、片機(jī)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(jī)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(jī)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><p&g

19、t;　　在任何計算機(jī)測控系統(tǒng)中，都是從盡量快速，盡量準(zhǔn)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(jī)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?yàn)橛晌⑻幚砥魅ネ瓿?/p>

20、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(fèi)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，也是測控系統(tǒng)中重要組

21、成部分。信號調(diào)理的主要功能是：</p><p>　　(1)目前標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)償，線性化等。&l

22、t;/p><p>　　(3)某些惡劣條件下，共模電壓干擾很強(qiáng)，如共模電平高達(dá)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>　　信號調(diào)理電路包括

23、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(jī)較遠(yuǎn)，引線將很長，這就容易引進(jìn)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(yùn)放承擔(dān)，運(yùn)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、上升率)，幅度

24、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(bǔ)償。此外，由于限幅值比最大值輸入值高，當(dāng)使用多路開關(guān)時，某一路超限時可能影響其他路，需要選用優(yōu)質(zhì)模擬開關(guān)

25、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><p>

26、　　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(jìn)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(jī)或工控機(jī)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(jī)箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計算機(jī)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(diǎn)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(qiáng)系統(tǒng)的靈活性，同時有利于系統(tǒng)的

27、維護(hù)。</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(jī)接口(USB口)發(fā)送到PC機(jī)并實(shí)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。本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

28、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(shí)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(jī)，同時可以在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示；而USB主機(jī)及顯示部分則通過輸出接口在PC機(jī)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>　　3.

30、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(jī)芯片選擇</p><p>　　本

31、設(shè)計中我們采用了Philips公司推出的增強(qiáng)型80C51單片機(jī)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(shí)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(dāng)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重新編程，這

32、種方法允許通過調(diào)制解調(diào)器連接進(jìn)行遠(yuǎn)程編程片內(nèi)ROM中固化的默認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)程序?qū)lash存儲器進(jìn)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(jìn)行編程，從而選擇6時鐘或12時鐘模式。此外也可通過時鐘控制

33、寄存器CKCON中的X2位選擇6時鐘或12時鐘模式，另外當(dāng)處于6時鐘模式時外圍功能可以選擇一個機(jī)器周期6時鐘或是12時鐘，這是通過CKCON寄存器進(jìn)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(jìn)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(qiáng)型 UART 片內(nèi)

34、振蕩器及時序電路和擴(kuò)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(qiáng)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(jī)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(qiáng)、功耗降低的同時轉(zhuǎn)換速度也極大地提高，轉(zhuǎn)換頻

35、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)配備采樣保持器才能保證轉(zhuǎn)換

36、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(jī)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(jìn)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)換速度還是比

37、較快的。</p><p>　　(3) 雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：抗干擾能力強(qiáng)，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(diǎn)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變換式A/D轉(zhuǎn)換

38、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(qiáng)的抗干擾能力，量化噪聲小、分辨率高和線性度好的優(yōu)點(diǎn)。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(shí)際需要和性價比綜合考慮，采用了TI公司生產(chǎn)的TLC2543C，11路12位

39、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(jī)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)電壓中任意

40、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(zhǔn)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(diǎn)。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(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)。TLC2543的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所

41、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，這些數(shù)據(jù)經(jīng)

42、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(jī)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理器的最高始

43、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(jī)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(jī)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(jī)的接口電路圖</p&

44、gt;<p>　　在設(shè)計制作時要注意事項(xiàng)：</p><p><b>　　(1)電源去耦</b></p><p>　　當(dāng)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(dāng)盡可能短，如果使用開關(guān)電源，則開關(guān)電源要遠(yuǎn)離模擬器件。</p><p><b>

46、　　(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(yùn)放電路和若干個電阻和電容設(shè)計而成

47、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(yùn)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(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖 6所示的

48、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(fù)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(yùn)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(yùn)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</p>

49、;<p>　　由于 LM324 四運(yùn)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(diǎn)，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，其作用就是保證模擬輸入

50、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(zhǔn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)在單個應(yīng)用程序中的集成。Altium Desig

51、ner 6讓用戶可以選擇最適當(dāng)?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(jìn)的穩(wěn)定性、增強(qiáng)的圖形功能和超強(qiáng)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)定的模擬輸入電壓。后半部分

52、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(zhǔn)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>　　創(chuàng)建一個

53、新的PCB項(xiàng)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，在整個PCB

54、中，以布線的設(shè)計過程限定最高，技巧最細(xì)、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(diǎn)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(jìn)，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(dá)到了設(shè)計的目標(biāo)。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(hù)電路。在電路內(nèi)部，直

55、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)品的成功率。

56、所以對電、地線的布線要認(rèn)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>　　用大

57、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?，電源，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>　　數(shù)字

58、電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)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(diǎn)，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)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(shí)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(diǎn)短接，這在設(shè)計時必須考慮，只有一個連接點(diǎn)。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)則檢查(DR

59、C)</p><p>　　布線設(shè)計完成后，需認(rèn)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(rèn)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，電源與地線之間是否緊

60、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>　　③對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開。 </p><p>　?、苣M電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線。 </p><p>　　⑤后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會造成信號短路。 </p><p>

61、<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>　?、谄毓飧泄獍?。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>　?、茔@孔、插

62、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>　　(1) I/O

63、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(jìn)入I/O周期后進(jìn)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，該電路從第4個

64、I/O CLOCK脈沖的下降沿開始對所選信號進(jìn)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(dāng)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(dāng)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)串是前一次轉(zhuǎn)換的

65、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(jìn)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)換結(jié)果鎖存在輸

66、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(jìn)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)換時序的開始處變

67、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，MSB在前)&

68、lt;/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(jī)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(zhǔn)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(jī)接收命令字選取通道、時鐘和極性，然后進(jìn)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(jìn)行逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換，其工作由與

70、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(dāng)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(jī)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_12 | U

71、NIPOLAR)對A/D芯片進(jìn)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(rèn)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?yàn)楦呶辉谇扒覟閱螛O性。在每一個A/D轉(zhuǎn)換過程中，TLC2543都要從串行輸入端AD_DIN讀

72、取由單片機(jī)輸入的控制字來選定對某個或多個通道進(jìn)行采樣，然后進(jìn)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(jī)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(jī)，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(jī)。</p><p>　　本程序不僅實(shí)現(xiàn)了14路模擬信號的

73、數(shù)據(jù)采集而且可以任意選擇一路或多路進(jìn)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(jī)能夠快速的進(jìn)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(jìn)一步改進(jìn)。A/D轉(zhuǎn)換的詳細(xì)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個時鐘信號的進(jìn)入,

74、 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(yùn)行過程中改變，以免數(shù)據(jù)混亂。而在工作周期循環(huán),若累加器 A

75、 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(diǎn)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，硬件設(shè)計時，可設(shè)

76、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(jìn)制方式輸出，當(dāng)輸入電壓等于時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 12個“1”，即(1111 1111 1111)，當(dāng)輸入電壓等于 時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為12個“0”，即(0000 0000 0000)，當(dāng)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、;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(shí)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(yàn)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(jìn)一步開發(fā)具有一定的積累意義。</p>

78、<p>　　(1) 拿到電路板之后不要急于焊接元件，要先認(rèn)真檢查板子連線是否存在短 路、斷路的情況，在確認(rèn)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)換是否正常。A

79、/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(jī)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><p&

80、gt;　　如圖所示當(dāng)按下確定按鈕時，從通道1到基準(zhǔn)波形3的14路模擬轉(zhuǎn)換通道就開始實(shí)時的變化，其中基準(zhǔn)波形1，基準(zhǔn)波形2，基準(zhǔn)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(zhǔn)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</b

81、></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(jī)C51高級語言編程和電子專業(yè)的知識。經(jīng)過多次試驗(yàn)、多次修改，克服了很多困難，最后終于調(diào)試成功，實(shí)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(jī)的外部存儲器，并可通過USB數(shù)據(jù)總線接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在PC機(jī)上實(shí)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C51對系統(tǒng)編程

82、，使系統(tǒng)具有易實(shí)現(xiàn)、易編程、可移植、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn) ,具有良好的推廣與應(yīng)用價值。本系統(tǒng)可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)現(xiàn)場等多種場合的多路數(shù)據(jù)實(shí)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(jìn)行了一次檢驗(yàn)和全面的復(fù)習(xí)，并且又學(xué)會了很多新的電子與計算機(jī)專業(yè)知

83、識，從中得到了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。</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(xì)心指導(dǎo)。張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x老師的討論和學(xué)習(xí)使我獲得了很多豐富的寶貴的經(jīng)驗(yàn)。xx老師那兢

84、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(fēng)是我收獲的最大財富，同時還要感謝xx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(xiàn)給他們。</p><p>　　最后

85、感謝xx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(xiàn)</b></p><p>　　[1] 梁合慶.增強(qiáng)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(jī)語言C51程序設(shè)計.北京：原子能出版社，2004 </p&

86、gt;<p>　　[3] 尹勇, 王洪成編著.單片機(jī)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11個輸入端模數(shù)轉(zhuǎn)換器中文應(yīng)用筆記.武漢

87、：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(jī)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系列單片機(jī)接口技術(shù).蘇州絲綢工學(xué)院學(xué)報，

88、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(shí)驗(yàn)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</p><p>　　[

89、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 http://www.cqvip.com</p><p>　　[12] 左克群 基于TLC2543設(shè)計的采集系統(tǒng).計算機(jī)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>　　[14] LM324 四運(yùn)放的應(yīng)用. 51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)網(wǎng) http://www.51mculab.com</p><p>　　[15] 武漢辦 肖艷中 TLC2543在儀器儀表中的應(yīng)用. http://www.guangdongdz.com</p><p>　　[16] 單片機(jī)C51論壇. 網(wǎng)址：</p><p>　　http://www.

91、c51bbs.com/c51bbs/search2.asp?first=1&id=&sele=1&word=ds18b20#aa</p><p>　　附錄 A：A/D轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　/* //******************************************************************** //

92、 USB--DATACOMMUNICATION</p><p>　　// File Name: ADC.C</p><p>　　// Revision:1.1(2006-05-20)</p><p>　　// Author:Liu Shao Fei</p><p>　　// Note: //*****

93、****************************************************************/</p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#include <REG51Rx2.H>

94、 /* special function register declarations */</p><p>　　#include "mainloop.h"</p><p>　　#include "AD_Convert.H"</p><p>　　#define uint unsigned int</p>

95、<p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　extern unsigned char xdata 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

96、</p><p>　　sbit AD_DOUT = P1^3; //A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出端</p><p>　　sbit 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(fù)基準(zhǔn)電壓端。通常REF</p&

97、gt;<p>　?。覸CC，REF－接地</p><p>　　//最大輸入電壓范圍取決于兩端電壓差；</p><p>　　void clock_in() //時鐘脈沖</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　AD_CLK=1;&l

98、t;/b></p><p><b>　　AD_CLK=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init_ADC(unsigned char TongDao) //AD初始化；我們只寫不讀</p><p><b>　　

99、{</b></p><p>　　uchar j,k;</p><p>　　if((TongDao&0x04)==0x00) //定義時鐘模式12，8，16</p><p><b>　　k=12;</b></p><p>　　else if((TongDao&0x08)==0x00

100、)</p><p><b>　　k=8;</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　k=16;</b></p><p>　　ADCBuf[0]=k;</p><p><b>　　AD_CS=0;<

101、/b></p><p>　　AD_CLK=0; //我們采集上邊沿</p><p>　　for(j=0;j<k;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_DIN=(bit)(TongDao&0x80); //取tongdao最高位</p>

102、<p>　　TongDao<<=1; //逐次取得通道數(shù)</p><p>　　clock_in(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>

103、　　// 進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，輸入：要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的通道號（tongdao）</p><p>　　// 輸出：AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果</p><p>　　unsigned int ADC(uchar TongDao)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar datah;</p><

104、p>　　uchar datal,i,k;</p><p>　　unsigned int AdResult;</p><p><b>　　datah=0;</b></p><p><b>　　datal=0 ;</b></p><p>　　if(AD_EOC==1)</p><

105、;p><b>　　{</b></p><p>　　if((TongDao&0x04)==0x00)</p><p><b>　　k=12;</b></p><p>　　else if((TongDao&0x08)==0x00)</p><p><b>　　k=8;&l

106、t;/b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　k=16;</b></p><p>　　ADCBuf[0]=k;</p><p><b>　　AD_CS=0;</b></p><p>　　AD_CLK=0;

107、 //我們用片選來讀</p><p>　　for(i=0;i<k;i++) //輸入k個時鐘</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(i<4) //輸出高4位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　A

108、D_DIN=(bit)(TongDao&0x80);</p><p>　　TongDao<<=1;</p><p>　　datah<<=1;</p><p>　　datah|=AD_DOUT; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　else

109、 //輸出低8位數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AD_DIN=(bit)(TongDao&0x80);</p><p>　　TongDao<<=1;</p><p>　　datal<<=1;</p><p>　　datal|=AD_

110、DOUT;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　clock_in();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　AD_CS=1;</b></p><p>　　AdResult=datah*256+dat

111、al;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　AdResult=0xF000;</p><p>　　return(AdResult);</p><p><b>　　}</b></

112、p><p><b>　　附錄 B：主程序</b></p><p>　　/* //******************************************************************** </p><p>　　USB--DATACOMMUNICATION</p><p>　　// File Na

113、me:mainloop.C</p><p>　　// Revision:1.1(2006-05-20)</p><p>　　// Author:Wang Xin Jian</p><p>　　// Note://****************************************************************</p