基于单片机的双路信号检测系统综合设计

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1、基于单片机的双路信号检测系统综合设计一．设计任务：设计一个能同时对环境温度和0V～2.5V直流电压进行检测的系统，电压的检测采用TLC549串行ADC器件；对温度的检测采用LM75A数字温度传感器；检测结果以动态扫描方式显示在一个8位LED数码显示器上（可以同时显示，也可以轮流显示）。结合Quick51核心板和SmartSOPC教学实验开发平台的有关实验电路完成系统原理图设计与程序设计；程序的调试在实验箱上完成。完成设计报告的撰写，设计报告应包括系统原理图、设计原理、设计过程以及程序调试情况等内容。扩展

2、要求：加入键盘的应用：程序运行后，LED显示器显示“P”，表示处于“待命”状态，按下“1”键——进行电压测量并显示；按下“2”键——进行温度测量并显示；按下“3”键——电压与温度交替测量并显示；按下“8”键——返回“待命”状态。二．硬件电路设计SCLSDALM75AP0口74HC573Q1~Q8D1~D8键盘P2.0P2.1P2.2P2.7KEY1KEY2KEY3KEY8数码管位选端口COM6数码管段选端口COM3P1口CLKDATnCSTLC549AT89C51P3.4P3.5P3.6P3.7P3.8

3、1．系统组成框图2．单元电路(1)微控制器AT89C5126组成：AT89C51控制芯片，晶振电路，按键复位电路作用：装载程序，为外界电路提供I/O接口，对外界送来的数据进行处理，提供控制信号，时钟信号，对电路进行复位等。工作原理：AT89C51主要由中央处理器（CPU），内部RAM，内部ROM，4个8位的并行双向I/O端口，2个定时/计数器，一个串行接口电路，内部时钟产生电路等构成。以上各部分通过内部数据总线相连接。与外设相连时为三总线方式：数据总线、地址总线、控制总线。其中CPU在单片机内部协调各功

4、能部件之间的数据传送，数据运算等操作，并对单片机外发出若干控制信息；RAM用于存储程序运行中产生的数据；ROM用于存储程序；P1口只能用做I/O口，P0口可用做I/O口或在访问外部存储器时分时用做低8位地址线和8为数据线，P0口可用做I/O口或在访问外部存储器时输出高8位地址，在编程和检验时用做高位地址和控制信号。将程序拷入微控制器的内部ROM之后，根据程序对微控制器的管脚进行分配，利用中央处理器发出控制信号控制数据的输入输出，并对输入的数据进行处理，且将处理后的数据发送到相应的外部电路中。电原理图：见

5、图1。图1.AT89C51控制电路原理图(2)温度测量电路（LM75A）26组成：LM75A芯片。作用：测量环境温度并将测量值通过单片机送到数码管显示。工作原理：LM75A是一个使用了内置带隙温度传感器和Σ-△模数转换技术的温度-数字转换器。LM75A利用内置的分辨率为0.125℃的带隙传感器来测量器件的温度，并将模数转换得到的11位的二进制数的补码数据存放到器件Temp寄存器中。Temp寄存器的数据可随时被I2C总线上的控制器读出。LM75A可配置成不同的工作条件，它可设置成在正常工作模式下周期性地对

6、环境温度进行监控或进入关断模式来将器件功耗降至最低。本实验中只需设置成正常模式即可。在正常工作模式中，每隔100ms执行一次温度-数字的转换，Temp寄存器的内容在每次转换后更新。温度寄存器通常存放着一个11位的二进制数的补码，用来实现0.125℃的精度。在单片机的控制下，利用两个端口SCL和SDA，LM75A可以作为从器件连接到兼容2线串行接口的I2C总线上，在本实验中，SCL连接单片机P3.3接口，SDA连接P3.4接口。单片机提供SCL时钟信号，并通过SDA端读出器件的数据。电原理图：见图2。图2

7、.温度测量电路原理图(3)数字电压表电路（TLC549）组成：模拟信号产生电路，TLC549芯片。作用：TLC549将输入的模拟信号转换成8位数字信号，然后将转换后的数据通过单片机送入数码管显示。工作原理：模拟信号产生电路通过滑动变阻器来产生0~2.5V的电压，送入TLC549的模拟信号入口。TLC549具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围。当CS为高时，数据输出(

8、DATAOUT)端处于高阻状态，此时I/OCLOCK不起作用。将CS置低，内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATAOUT端上，前四个I/OCLOCK周期的下降沿依次移出D6、D5、D4、D3，采样保持电路在第4个I/OCLOCK下降沿开始采样下一个模拟输入，接下来的3个I/OCLOCK周期的下降沿移出第D2、D1、D0，最后，采样保持电路在第8