摘 要本文介紹了一種用51單片機與TLC1549構成的多路數(shù)據(jù)監(jiān)控方案，可用于電壓信號的傳感器采集數(shù)據(jù)的監(jiān)控和報警，用于51單片機的擴展具有結構簡單，控制方便等特點。

【關鍵詞】51單片機 TLC1549 多路數(shù)據(jù)監(jiān)測

單片機技術經(jīng)過長期的發(fā)展，在生產(chǎn)和生活的各個領域得到了廣泛的應用。而51系列的單片機作為最早和最經(jīng)典的類型有著廣泛的應用和群眾基礎。TLC1549是德州儀器公司生產(chǎn)的10位模數(shù)轉換器。內(nèi)部含有采樣保持，差分基準電壓高阻輸入，具有較強的抗干擾能力，并且它與單片機之間只需要較少的連接線便能實現(xiàn)通信。

本文介紹了利用這兩種為廣大電子愛好者熟知的器件構成的一種具有多路數(shù)據(jù)采集轉換功能的設計方案，應用于電壓信號的各種傳感器，如溫度，流量，水位?？梢詷嫵上鄳臄?shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。例如，可做成多路溫度采集控制報警系統(tǒng)。

1 總體設計方案

本方案采用51單片機中的STC89C52RC作為主控芯片，STC的單片機可以直接通過串口下載程序，方便升級調試。TLC1549通過三根線即可與單片機通信，完成一路電壓信號的AD轉換，此方案在此基礎上，增加了一個八通道的模擬多路選擇器74HC4051，通過單片機程序控制依次打開各通道，可將八路傳感器送入的信號分別經(jīng)TLC1549進行轉換，根據(jù)系統(tǒng)實際操作的對象，可按相應傳感器的轉換關系，通過程序換算，將采集的到信號轉換成具體數(shù)值在液晶顯示模塊上顯示出來。如溫度傳感器則轉換成攝氏度，水位傳感器轉換成米。按鍵模塊可以給系統(tǒng)預設一些參數(shù)，并可翻頁查詢各種參數(shù)。若采集數(shù)據(jù)超出這些范圍，則由程序控制報警模塊發(fā)出提示，同時也可控制相應的執(zhí)行機構動作，將參數(shù)調整至合適范圍內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)的原理方框圖如圖1所示。

2 主要模塊設計

本方案主要的模塊包含數(shù)據(jù)采集轉換電路，液晶顯示模塊，報警模塊，執(zhí)行機構控制模塊。各部分簡介如下：

2.1 數(shù)據(jù)采集轉換電路

TLC1549是一款10位精度的AD轉換芯片，完全可以滿足一般生產(chǎn)和生活范圍內(nèi)的應用需要。其中REF+引腳上需要一個較穩(wěn)定的基準電壓。如圖2所示，采用LM336-2.5集成穩(wěn)壓電路，它是一款精密的并聯(lián)穩(wěn)壓二極管，具有較低的溫度系數(shù)，多用于數(shù)字電壓表，運放調節(jié)電路中作為較高精度的2.5V電壓基準。1號引腳連接10K的電位器可以方便的微調該基準電壓和溫度系數(shù)。并聯(lián)電容起到退耦和濾波的作用。

74HC4051是一款8通道雙向模擬多路選擇器。TLC1549與單片機相連接可實現(xiàn)一路AD信號轉換，本設計將TLC1549的信號輸入端與74HC4051的信號輸出端連接在一起，便可實現(xiàn)最多八路信號輸入的擴展。74HC4051的三個數(shù)據(jù)選擇端及一個使能端與單片機的四個引腳相連，通過單片機編程依次選通各通道，將數(shù)據(jù)送入TLC1549進行轉換處理，并送顯示模塊顯示。

其中需要注意的是E為低電平時，八個通道可由S0至S2選中，編碼從000至111分別與相應的通道對應，此時，通道呈低阻狀態(tài)，信號與TLC1549連通。當E為高電平時，所有通道都進入高阻狀態(tài)，相當于信號斷開。74HC4051的模擬輸入/輸出端信號應在上限VCC和下限VEE之間，并且不超過10.0 V。

J21為一八針數(shù)據(jù)接口方便將八路信號與控制板相連，可根據(jù)實際情況在此接口前添加信號調理電路。

2.2 按鍵及報警

按鍵電路設計采用四個獨立按鍵，報警電路采用三極管驅動蜂鳴器實現(xiàn)，這兩個電路比較簡單。其中，四個按鍵基本可以滿足本系統(tǒng)的各種功能設置。如：菜單＼功能鍵、上翻＼+鍵、下翻＼-鍵、確認鍵。如圖3所示。

2.3 液晶顯示

顯示部分采用12232液晶顯示器，它是一種自帶字庫及ASCII字符集的顯示器件，比起1602來說，它可以顯示漢字，并且體積較小。本方案應用到多路溫度信號采集，則顯示效果如圖4所示。

2.4 執(zhí)行機構控制

執(zhí)行機構主要是控制如電動機，水泵，加熱源之類的大功率用電裝置，單片機根據(jù)傳感器采集數(shù)據(jù)經(jīng)程序處理決策后給出控制信號。控制信號通過光耦及繼電器連接并控制執(zhí)行機構。

3 總結

本設計方案采用八路數(shù)據(jù)采集分時輸入的方式，所以適用于對實時性變化速度不高的模擬量，即非突變的模擬量。此外1549轉換的一個缺點是讀取的數(shù)據(jù)是上次啟動AD轉換的結果，那么，在芯片上電復位后，第一次讀取的數(shù)據(jù)是輸出寄存器中的隨機數(shù)，結果是不準確的，所以需要軟件上做一些處理來獲得更精確的數(shù)值。在信號經(jīng)過74HC4051芯片過程中，要控制好開關各通道的時間和速度，必免引入干擾和誤差?？傮w來說，本方案電路設計簡單易行，為多路數(shù)據(jù)的采集轉換提供了一種新的思路。

參考文獻

[1]商杰，武洪濤.10位串行模/數(shù)轉換器TLC1549在單片機系統(tǒng)中的應用[J].現(xiàn)代電子技術.2005（12）

[2]王利軍.TLC1549串口傳輸與單片機的A/D設計[J].國外電子元器件，2007（10）.

[3]陶炳坤，李楠，濮霞.基于TLC1549和AT89C2051的數(shù)字溫度計設計[J].北華航天工業(yè)學院學報，2010（S1）.

作者簡介

張曉光（1980-），男，吉林省梅河口市人?，F(xiàn)為福建水利電力職業(yè)技術學院講師，主要從事電子信息工程、自動化、單片機與嵌入式系統(tǒng)的教學與應用研究工作。

作者單位

福建水利電力職業(yè)技術學院 福建省永安市 366000