综合上述几种A/D转换芯片的特点,前两种芯片的性能和精度都不如第三种芯片。在本设计中,我们的目标是设计高精度的电压表,因此在此,我们选择精度为12位的TLC2543芯片。
2.模数(A/D)芯片TLC2543的资料
综合本设计的各方面考虑,我们选了TLC2543模数转换芯片。下面就介绍此芯片的各方面资料。
TLC2543芯片的封装引脚图和引脚说明如下:
引脚说明: 引脚号 名称 I/O 说明 模拟输入端。 片选端。 1-9,11,12 AIN0-AIN10 I 15 ~CS I 11
17 16 19 10 18 14 13 20 。
Data input I Data out EOC GND I/O clk REF+ REF- VCC O O I I I 串行数据输入端。 用于A/D转换结果输也的3态串行输出端 转换结束端 接地端 输入/输出时钟端 正基准电压端 负基准电压端 正电压端 各引脚的使用详细介绍。
1.AIN0-AIN10这11个模拟信号输入由内部多路选器选择。对4.1MHZ的I/O clk,驱动源阻抗必须小于或等于50欧并且能够将模拟电压由60PF的电容来限制其斜率。
2.在CS端的一个由高低低变化将复位内部计数器并控制使能data out,data input和I/O clk。一个由低至高的变化将在一个设置时间内禁止data input和I/O clk.
3.串行数据输入端data input是一个4位的串行地址选择下一个即将被转换的所需的模拟输入或测试电压。串行数据以MSB为前导并在I/O clk的前4个上升沿被移入。在4个地址位被读入地址寄存器后,I/O clk 将剩下的几位依次输入。
4.Data out在CS为高时处于高阻抗状态,而当CS为低时处于激活状态。CS一旦有效,按照前一次转换结果的MSB/LSB值将data out从高阻抗状态转变成相应的逻辑电平,I/O clk 的下一个下降沿将根据下一个MSB/LSB将data out驱动成相应的逻辑电平,剩下的各位依次移出。
5.EOC在最后的I/O clk 下降沿之后,从高电平变为低电平并保持低直到转换完成及数据准备传输。
6.GND端是内部电路的地回路端,除加有说明外,所有电压测量都相对于GND
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7.I/O clk端串行输入并完成以下四个功能:第一,在I/O clk的前8个上升沿,它将8个输入数据信键入输入数据寄存器。在第4个上升沿之后为多路器的地址。第二,在I/O clk的第4个下降沿,在选定的多路器的输入端上的模拟输入电压开始和电容器充电并继续到I/O clk的最后一个下降沿。第三,它将前一次转换的数据的其余11位移出data out端。在I/O clk的下降沿时数据变化。第四,在I/O clk的最后一个下降沿它将转换的控制信号传送到内部的状态控制位。
8.REF+端通常接VCC,最大输入电压范围取决于加于本端与加于REF-端的电压差。
9.REF-端通常接地。
六.总体设计
1.技术要求: 1)最高量程为:200V。
2)分为三档量程:2V,20V,200V。可以通过调档开关实现各档位。最高精度为0.01mv。
3)被测电压的电压值小于1V时,有自动换以MV为单位显示。 4)通过按键可以显示5秒的平均电压的电压值。
2.设计方案:
根据上述,我们选择单片机与A/D转换芯片结合的方法实现本设计。使用的基本元器件是:AT89C51单片机,TLC2543模数转换芯片,1602液晶显示器,开关,按键,电容,电阻,晶振,标准电源等等。 设计的基本框图如下:
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1602液晶显示模块 A/D转换模块 单片机系统模块 输入电路模块 按键模块
七.硬件电路系统模块的设计
根据上述选择的各元器件,各电路模块的电路图如下描述。 1.单片机系统
单片机最小系统包括晶振电路,复位电路,电源。其原理图如下:
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此模块中,单片机的晶振是12MHZ,C1和C2的电容是10UF,C3可选1-10UF。R1电阻为1K。
2.输入电路
由于输入电路的电压比基准电压(2V)高很多,因此在输入电路必须加电压衰减器。衰减电路可由开关来选择不同的衰减率,从而切换档位。 则完整输入电路如下:
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