毕业设计方案中期报告.doc

目录
第一章 概述 3
1.1 引言 3
1.2 选题意义 3
1.3 检测项目及其性能指标规定 4
1.4 本论文重要研究内容 4
第二章 系统原理框图及微解决器 5
2.1 设计技术路线 5
2.2 总电路框图 6
2.3 微解决器选取 6
2.4 AT89S52简介 7
第三章 硬件电路输入通道设计 10
3.1 三相电压模仿量输入 10
3.2 实现缺相检测和电压检测 13
3.21、电路原理图 13
3.22、工作原理 13
3.23 电路设计阐明 15
3.3 三个温度模仿量输入，变压器铁芯温度检测 17
3.4 两个开关量输入 18
第四章 硬件电路后向通道设计 19
4.1 系统配备 19
第五章 系统软件设计 28
5.1 软件设计特点 28
5.2 重要功能模块 28
5.2.4单片机复位模块 28
5.3.5 AT24C02储存模块 30
5.3.6 数模转换模块（TLV1548驱动程序） 34
5.4 系统软件流程框图 36
第六章 实验成果及分析 37
6.1 实验室测试与分析 37
6.2 现场测试与分析 37
第七章 37
7.1结论 37
7.2道谢 38
参照文献 38
附录： 40
附1： 40
附2： 42

第一章 概述
1.1 引言
改革开放以来，国内发电设备不断竣工并网发电，输配电网通过升压改造，使本来电网末端电压偏低现象得到改进，但如此带来电网电压普遍偏高，特别是晚间电压更高，譬如某地区有些单位晚上220伏电压达到254伏，普遍单位接近240伏，此时用电设备在高于设备额定电压状态下运营，将会导致设备过度发热，缩短寿命，实验证明白炽灯电源电压升高5%，寿命减少47%，荧光灯电压升高10%，寿命减少15%，而大量电气设备（如电动机、变压器、接触器、电磁铁等）带有铁芯电气、电压升高则会引起铁损和铜损增长。由于电气设备在高于额定电压和电流状态下运营时，铁芯损耗与总电压平方成正比，铜损则与电流平方成正比，因此会减少设备平均使用寿命。通过调节供电电压，减少不必要损耗，可以保护终端设备，延长设备平均使用寿命。

1.2 选题意义
近年来，国内路灯建设获得了飞速发展，道路照明质量不断提高，高强度气体放电灯被广泛使用，对改进国内投资环境,增进经济迅速发展，以便群众生活，美化都市和作为一种外向型当代化都市建设起了很大作用，但半夜后电网在轻载状况下，电网电压明显偏高，产生如下负面影响：一是直接影响灯泡和其他电器使用寿命，当普通灯泡额定电压上升5%时，它寿命将减少一半，若额定电压下降5%时，它寿命将会延长一倍；二是在半夜后路灯可以低照度时，由于电压上升反而增长光输出，白白挥霍电能；三是，增大灯泡镇流器功率损耗，增长电费支出。因此采用自动调压控制器后，可以有效避免以上三方面负面影响。
在当前路灯供电系统中，由于供电电压不能调节，使得光源往往不能工作在较适当状态，当前光源寿命已很长，如GE钠灯寿命已达28000小时，国产也达18000小时，但实际使用中往往达不到，重要因素是它工作状态达不到抱负状态，依照西安市当前供电变压器电压检测发现。80%供电电压偏高，特别是后半夜有变压器输出电压高达250伏以上，光源长期工作与此环境下，将会大大减低它使用寿命且挥霍了大量能源。因此，通过调节供电电压办法可以延长光源寿命。

1.3 检测项目及其性能指标规定
本课题完毕电力自耦变压器自动调压装置设计，重要用于路灯电压控制，保证路灯在电压峰谷期正常使用，规定：
三个电压模仿量输入，实现缺相检测和电压检测。
三个温度模仿量输入，实现变压器铁芯温度检测。
两个开关量输入，实现调压限位，避免调压器过调机械受损。
一路开关量输出，接报警器。
一路开关量输出，控制风冷电电扇。
两路开关量输出，控制升、降压调节。
设定电压调节范畴：180V ～ 250V
设定电压调节精度：1% ～ 10%
控制功率：3kW

1.4 本论文重要研究内容
实现自动温度监控报警，缺相报警、电压检测调压功能。
完毕硬件设计，单片机系统键盘、显示功能，看门狗电路；完毕对接口电路口线分派。设计系统工作流程图，设计该控制系统PCB板图。

第二章 系统原理框图及微解决器
2.1 设计技术路线
一方面三相电压输入采用电压互感器产生电压，温度测量采用有源滤波整流电路产生。通过A/D转换，输入单片机。由键盘输入额定电压值，显示屏显示工作电压，温度。当温度过高时打开电扇开关进行风冷，当温度高到一定限度时报警。

2.2 总电路框图

2.3 微解决器选取
微解决器是单片机测控系统大脑。它不但要完毕对采样数据数学解决、状态信息逻辑推理以及与外部设备信息互换，还要实现对其他各硬件模块控制。因而，对微解决器选取既要考虑其运算速度、运算能力以及数据空间容量，又要考虑其I/O接口驱动能力以及片内程序空间容量。只有这样才可以保证硬件简洁。
基于上述因素，为了达到系统检测和控制目，完毕系统功能，咱们选取了美国ATMEL公司生产AT89S52微解决器作为单片机测控系统主机。

2.4 AT89S52简介
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具备8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash容许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有机灵8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
重要性能：
　　1、与MCS-51单片机产品兼容；
　　2、8K字节在系统可编程Flash存储器；
　　3、1000次擦写周期；
　　4、全静态操作：0Hz-33MHz；
　　5、三级加密程序存储器；
　　6、32个可编程I/O口线；
　　7、三个16位定期器/计数器；
　　8、六个中断源；
　　9、全双工UART串行通道；
　　10、低功耗空闲和掉电模式；
　　11、掉电后中断可唤醒；
　　12、看门狗定期器；
　　13、双数据指针；
　　14、掉电标记符 。
引脚阐明：
AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具备 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash容许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有机灵8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效解决方案。 AT89S52具备如下原则功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定期器，2 个数据指针，三个16 位 定期器/计数器，一种6向量2级中断构造，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。此外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选取节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，容许RAM、定期器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一种中断或硬件复位为止。
　　P0 口：P0口是一种8位漏极开路双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具备内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接受指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。
　　P1 口：P1 口是一种具备内部上拉电阻8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚由于内部电阻因素，将输出电流（IIL）。
　　此外，P1.0和P1.1分别作定期器/计数器2外部计数输入（P1.0/T2）和定期器/计数器2 触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接受低8位地址字节。
　　引脚号第二功能：
　　P1.0 T2（定期器/计数器T2外部计数输入），时钟输出
　　P1.1 T2EX（定期器/计数器T2捕获/重载触发信号和方向控制）
　　P1.5 MOSI（在系统编程用）
　　P1.6 MISO（在系统编程用）
　　P1.7 SCK（在系统编程用）
　　P2 口：P2 口是一种具备内部上拉电阻8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚由于内部电阻因素，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器内容。 在flash编程和校验时，P2口也接受高8位地址字节和某些控制信号。
　　P3 口：P3 口是一种具备内部上拉电阻8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚由于内部电阻因素，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接受某些控制信号。
　　端口引脚 第二功能：
　　P3.0 RXD(串行输入口)
　　P3.1 TXD(串行输出口)
　　P3.2 INTO(外中断0)
　　P3.3 INT1(外中断1)
　　P3.4 TO(定期/计数器0)
　　P3.5 T1(定期/计数器1)
　　P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
　　P3.7 RD(外部数据存储器读选通)
　　此外，P3口还接受某些用于FLASH闪存编程和程序校验控制信号。
　　RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚浮现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存容许）输出脉冲用于锁存地址低8位字节。普通状况下，ALE仍以时钟振荡频率1/6输出固定脉冲信号，因而它可对外输出时钟或用于定期目。要注意是：每当访问外部数据存储器时将跳过一种ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中8EH单元D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才干将ALE激活。此外，该引脚会被薄弱拉高，单片机执行外部程序时，应设立ALE禁止位无效。
INT0、INT1：两个外部中断（INT0 和INT1）；
　　PSEN：程序储存容许（PSEN）输出是外部程序存储器读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
　　EA/VPP：外部访问容许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必要保持低电平（接地）。需注意是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V编程容许电源Vpp，固然这必要是该器件是使用12V编程电压Vpp。
　　XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路输入端。
　　XTAL2：振荡器反相放大器输出端。

第三章 硬件电路输入通道设计
3.1 三相电压模仿量输入
当前惯用调压方式：当前应用交流调压方式重要有接触调压器，感应调压器，移圈调压器，磁性调压器，补偿式调压器，有载调压电力变压器，晶闸管调压器等几种不同方式。
本次设计采用自耦调压式调控装置。自耦变压器与普通变压器区别在于，自耦变压器一、二次侧线圈不但有磁联系，尚有电联系，因此，在输出电压调节范畴不大时它容量比较小，因此消耗材料小，造价低，效率高，此类产品最大长处是克服了可控硅斩波型产品产生谐波缺陷，实现了电压正弦波输出，构造和功能都很简朴，固然可靠性也比较高。当前应用有两种方式，即固定抽头方式和持续调节方式。
1）固定多档自耦降压器：
由于其核心部件是一种多抽头变压器，变压比是固定，普通副边有三到五个降压抽头，分别降5V、10V、15V、20V，一旦接线端固定，减少电压就是固定值，当电网电压波动时，调控装置输出电压也会上下波动，这样照明工作电压处在不稳定波动状态，无法起到对电光源保护作用。如图所示，当电网电压高时，节电率不是最佳状态；而电网电压低时，也许浮现欠压现象，导致灯具无法正常点亮，反而减少灯具寿命，这是此类调控装置存在最大安全缺陷。当用电高峰时，电压过低，电气设备也无法正常运营。
此类调控装置为了能做到对电压调节普通都用都是交流接触器来进行切换，这是最简朴和惯用办法。由于接触器是在电路主回路中进行切换，因此，切换电流是很大，如果用接触器作为节电产品电压调节装置话，其安全性、可靠性和无端障工作寿命都不能保障，存在安全隐患，因素如下：交流接触器工作原理是用电磁线圈吸合、断开，来控制触头常开或是常闭，属机械移动部件，只合用于不经常动作开关场合，如灯具、电器开起和关断，切换次数是有限，不合用于频繁切换场合。
交流接触器在切换动作时，是机械吸合和断开，因此会有短暂10~20ms断电，咱们称之为“闪断”，这样断电会导致HID灯( High Intensity Discharged Lamp—高压气体放电灯，如高压钠灯、金卤灯、高压汞灯等)熄灭。这种灯特性决定，在熄灭后来，必要等到灯管冷却，蒸气压下降后才干再点亮，普通需要5~10min左右，在使用中，这将是个严重故障。
依照以上因素，交流接触器是不能用来控制照明调控装置进行频繁切换。因此，生产和销售此类产品厂家，普通做不到实时稳定电压、多时段调控等功能，这也就是此类产品缺陷所在。
2）持续调节自耦型调压器：
它可通过电刷在线圈表面平滑移动或滚动，变化线圈变比而调节输出电压。长处是可实现无级平滑调节，调节精度高，但由于电刷调节回路是串在主回路中，因而承受电流大，电刷接触不良，会产生火花，引起触点磨损。
综上说述本次设计在电压模仿输入方面采用是电力自耦变压器。
电力系统中广泛采用是电磁式电流互感器(如下简称电流互感器)，它工作原理和变压器相似。电流互感器原理接线，如下图所示：

电流互感器特点是： (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因而，一次线圈中电流完全取决于被测电路负荷电流．而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器电流线圈阻抗都很小，因此正常状况下，电流互感器在近于短路状态下运营。
电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器额定互感比：kn=I1n/I2n
由于一次线圈额定电流I1n己原则化，二次线圈额定电流I2n统一为5(1或0.5)安，因此电流互感器额定互感比亦已原则化。kn还可以近似地表达为互感器一、二次线圈匝数比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈匝数。电流互感器作用就是用于测量比较大电流。
电流互感器是电力系统中很重要一种一次设备,其原理是依照电磁感应原理而制造.它一次线圈匝数很少,普通采用单匝线圈,即一根铜棒或一根铜排.二次线圈重要接测量仪表或继电器线圈.电流互感器二次侧不能开路运营,当二次侧开路时,一次侧电流重要用于激磁,这样会在二次侧感应出很高电压,从而危及二次设备和人身安全,也会导致电流互感器烧毁. 其重要作用是:1、将很大一次电流转变为原则5安培；2、为测量装置和继电保护线圈提供电流；3、对一次设备和二次设备进行隔离。

3.2 实现缺相检测和电压检测
3.21、电路原理图
图1 电路原理图
3.22、工作原理
当三相输入电压正常时，其三相输入相电压波形如图2所示，为便于分析，将一种电源周期分为6等份，如图2所示T1、T2、T3、T4、T5、T6。在这六个区间，三相电源之间关系如表1所示：

T1
T2
T3
T4
T5
T6
三相电源之间关系

UA>UC>UB

UA>UB>UC

UB>UA>UC

UB>UC>UA

UC>UB>UA

UC>UA>UB

图2 三相正常时检测电路波形图
在区间T1内，UA>UC>UB ，A相电压最大，B相电压最小，因而，在图1中
光藕D1和二极管VD5导通，此时，控制信号UC为低电平，当时间从T1进入T2区间时，UA>UB>UC ，A相电压最大，C相电压最小，因而，在图1中
光藕D1和二极管VD4导通，控制信号UC为低电平，如此类推，在区间T3、T4、T5、T6时，控制信号UC均为低电平，因此，在一种电源周期内，控制信号UC为低电平，也就是说，当三相输入电压正常时（不缺相），控制信号UC始终为低电平，从而使缺相告警信号PHFL为低电平，表达输入正常。
当三相输入电压缺相时，其检测电路波形图如图3所示：

图3 三相缺C相时检测电路波形图
由于缺C相时，线电压只有UAB一相，当UAB在过零点附近时，光藕D1不导通，别的二个光藕也不导通，此时，控制信号UC为高电平，从而使缺相告警信号PHFL为高电平，表达输入缺相，送ECU解决。
3.23 电路设计阐明
（1） 控制信号计算
图1中，各点电压阐明如下：
VA：光藕输出；VB：电压比较器LM339第4脚输入；VC：三极管VT1基极控制信号；VR：所有比较器比较电压基准。
光藕TLP621GR电流传播比CTR取最小值，即CTRMIN=100%。
电压基准VR为：

又
则光藕集电极电流为：
依照CTRMIN=100%，可得。
在光藕原边电路中： 因此原边最小电压应为

当光藕原边电路线电压瞬时值不不大于200V时，<10.5V，则为低电平。
当光藕原边电路线电压瞬时值不大于200V时，>10.5V，则为高电平。
因而在三相输入电压缺相时，控制信号为一种方波信号，波形见图3。
一种电源周期，而线电压从0V上升到200V时间设为，则有
，则
因此，则控制信号高电平维持时间为2.4ms，低电平维持时间为10-2.4=7.6ms。
（2） 充放电回路分析计算
充放电回路由电阻R9、R10、VT2、C10、C11构成。当控制信号为高电平时，三极管VT1、VT2导通，+15V电源通过电阻R9、R10给电容C10、C11，当控制信号为低电平时，三极管VT1、VT2截止，电容C10、C11通过电阻R9放电，显然，事实上为一种直流电压迭加一种脉动信号，只要波不不大于10.5 V，则电压比较器LM339第2脚输出就始终为低电平，缺相告警信号PHFL为高电平，表达三相输入缺相。波形见图4
图4 三相缺C相时波形图
充电时间常数：
在2.4ms高电平维持时间内，电压从0V上升到10.5V所用时间为t，
则有，因此
显然此时间不大于2.4ms。
放电时间常数：
在7.6ms低电平维持时间内，电压从15V下降到电压U，
则有，
也就是说在整个7.6ms低电平维持时间内，始终不不大于10.5V，因此缺相告警信号PHFL恒为高电平。

3.3 三个温度模仿量输入，变压器铁芯温度检测
在变压器铁芯温度检测方面，采用铂电阻测温，在铁芯内放入一铂电阻，本次设计才用铂100。铂电阻温度传感器是运用其电阻和温度成一定函数关系而制成温度传感器,由于其测量精确度高、测量范畴大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200°C～650°C)范畴温度测量中。
但在这种检测电路中,不平衡电桥中以及铂电阻阻值和温度之间非线性特性给最后温度测量来了一定误差，不但增长了电路复杂性，并且由于涉及传感器在内各种硬件自身缺陷和弱点，因此往往难以达到较高指标规定。
如下是两种铂电阻测温电路：

这一种电路ui=Vcc*RT/(R0+RT) Rt是非线性变化，因此采用第2种恒流源电路。
LM334 是三端可调恒流源器件,在工作电流内恒流源可调范畴比为1 000∶1 ,并且具备1～40 V 宽动态电压范畴,恒流特性非常好。恒流源建立只需1 只外接电阻而不再需要其她元件,其输出电流大小是由外接调节电阻RSET所决定。运用其恒流特性可将其设计为温度传感器,将温度转换为电流。它可用于制作低成本温度检测装置,其长处是无需精密电压放大、冷端补偿。
　用作温度传感器
典型电路如图1 所示。
电阻RSET计算:
ISET = IR + IBIAS =VR/RSET+ IBIAS
由于IBIAS仅仅是总电流ISET百分数,因此上式可以改写成:
ISET = (VR/ RSET) [ n/ ( n - 1) ]
式中n 为Iset对IBIAS比率，n = ISET/ IBIAS.
当ISET在2μA～1 mA ,则n 普通为18。通过RSET电流是由VR决定,依照其特性VR普通是214μV/ K(64 mV/ 298K～214μV/ K) ,因此上式可以写成
ISET = (VR/ RSET) ×11059 =(227μV·K- 1)/RSET·T
由此看来,用LM334 可以作抱负温度传感器,并且是电流输出,可以长距离传播而不损失,输出电流与绝对温度成线性比例。由于这种恒流源内部电流会使器件发热,当设定电流≥100μA 时,内部发热会影响很大。例如,设定电流在1mA 时,温度增长014 ℃. 因而把该器件设计为温度传感器其内部工作电流应尽量小某些。如果把RSET定为227Ω ,则在0 ℃时绝对温度T 为273 K,输出电流273μA. 温度每增长1 ℃输出电流相应增长1μA ,并且是线性变化。敏捷度为1μA/ ℃. 由于每个器件n 不是绝对一致,因此要使每个传感器有相似输出和敏捷度，RSET必要精心挑选,这样就可以制导致一种原则输出传感器。

典型测温电路如图2 所示

3.4 两个开关量输入
实现调压限位，避免调压器过调机械受损。

第四章 硬件电路后向通道设计
4.1 系统配备
1. A/D转换器TLV1548
TLV1548是带串行控制和4/8模仿输入低电压10位模数转换器。
TLV1548是CMOS 10位开关电容逐次逼近(SAR)模仿-数字(A/D)转换器.每个器件具备芯片选取(CS),输入-输出时钟(I/O CLK),数据输入(DATA IN)以及数据输出(DATA OUT),能提供主微解决器直接4线同步串行外设接口(SPITM,QSPITM)端口.当与TMS320DSP接口时,此外帧同步信号(FS)批示串行数据帧开始.器件容许来自主机高速数据传送.CLKINV输入提供进一步串行接口定期灵活性。
除了高速转换器和各种控制能力之外,器件还具备片内11通道多路转换器,它能在8个模仿输入通道或三个内部自测试(self-test)电压中任意选取一种.除了采样周期由异步CSTART下降沿开始扩展采样周期外,采样保持功能是自动.A/D转换结束时,转换结束输出变为高电平以批示转换已完毕.TLV1544和TLV1548被设计成能工作于宽电源电压范畴且具备极低功耗.通过软件编程掉电方式和转换速率,节约功率特性被进一步增强.转换器把易于比率转换差分高阻抗基准输入,定标(scaling),以及模仿电路与逻辑和电源噪声相隔离特点组合在一起。开关电容设计容许在整个工作温度范畴内低误差转换。
TLV1548具备八个模仿输入通道。TLV1548有DB封装可供使用。TLV1548C工作温度范畴为0℃至70℃。TLV1548I可工作于-40℃至85℃整个工业温度范畴。
特点
转换时间≤10μs
10位辨别率ADC
可编程掉电方式:1μA
2.7V dc至5.5V dc宽范畴单电源工作
0V至VCC模仿输入范畴
具备8个模仿输入通道内置模仿多路转换器
TMS320xxxDSP和微解决器SPI及QSPI兼容串行接口
转换结束(EOC)标志
固有采样-保持功能
内置自测试方式
可编程电源与转换速率
扩展采样转换异步启动
硬件I/O时钟相位调节输入
TLV1548引脚排列图
引脚功能：
A0-A7 模仿输入端.模仿输入在内部是多路复用。(对于源阻抗不不大于
1kΩ状况,应当采用异步启动以增长采样时间)
CS 芯片选取端.CS端高电平至低电平跳变复位内部计数器并控制且在最大建立时间之内使DATA IN,DATA OUT和I/O CLK能工作.低电平至高电平跳变将在建立时间之内禁止DATA IN,DATA OUT和I/O CLK
CSTART 采样/转换起始控制.CSTART控制来自所选多路复用通道模仿输入采样起始。高电平至低电平跳变启动模仿输入信号采样。低电平至高电平跳变把采样-保持功能置为保持方式并启动转换.CSTART独立于I/O CLK并在CS为高电平时工作.低电平CSTART持续期控制开关电容阵列采样周期持续时间。如果不使用,请把CSTART接至VCC
DATA IN 串行数据输入.在正常周期中4位串行数据选取所需模仿输入和下一种要转换测试电压.这些位也可设立转换速率和使能掉电方式.当工作在微解决器方式时,输入数据以MSB在前方式浮现且在I/O CLK前四个上升(CLKINV=VCC)或下降(CLKINV =GND)沿送入(在CS↓之后).当工作在DSP方式时,输入数据以MSB在前方式浮现且在I/O CLK前四个下降(CLKINV=VCC)或上升(CLKINV =GND)沿送入(在FS↓之后).在四个输入数据位已被读入输入数据寄存器之后,在当前转换周期剩余时间内,DATA IN被忽视
DATA OUT A/D转换成果三态串行输出端.当CS为高电平时,DATA IN为高阻抗状态,当CS为低电平时,此端有效.在具备有效CS信号状况下,DATA OUT离开高阻状态并被驱动至与先前转换成果MSB或LSB值相相应逻辑电平.DATA OUT在I/OCLK下降(微解决器方式)或上升(DSP方式)沿发生变化
EOC 转换结束.EOC在I/O CLK第十个上升(微解决器方式)或第十个下降(DSP方式)沿从高逻辑电平变至低逻辑电平,且在转换完毕和数据准备好发送之前始终保持低电平.EOC也能批示转换器与否忙
FS DSP帧同步输入.FS批示串行数据帧送入或从器件输出开始.当器件与微解决器接口时,FS连接到VCC
GND 内部电路地返回端.除非另有阐明,所有电压测量均相对于GND
CLKINV 反相时钟输入.当反相I/O CLK用作输入时钟源时,CLKINV连接到GND.这影响微解决器和DSP接口.如果I/OCLK不反相,那么CLKINV连接到VCC.CLKINV也能引起内置测试方式
REF+ 基准电压高品位(普通为VCC).最大输入电压范畴由加到REF+和REF-电压差来拟定
REF- 基准电压低端(普通为地)
VCC 正电源电压
I/O CLK 输入/输出时钟.I/O CLK以两种方式接受串行I/O时钟并在每一
种方式中实现如下四种功能:
微解决器方式：
1.当CLKINV=VCC时,I/O CLK在CS↓之后I/O CLK前四个上升沿使4个输入数据位送入输入数据寄存器,且在第4个上升沿之后多路转换器地址可供使用.当CLKINV=GND时,输入数据位由时钟前四个下降沿同步送入.
2.除了在扩展采样周期内(在该周期中CSTART宽度决定采样周期何时结束)之外,在I/O CLK第4个下降沿,所选取多路复用输入端模仿输入电压开始对电容阵列充电,并始终充电到I/O CLK第10个上升沿.
3.不论CLKINV状态如何,输出数据位在前10个I/O时钟下降沿发生变化.
4.不论CLKINV状态如何,I/O CLK在I/O CLK第10个上升沿把转换控制传送到内部状态机(internal state machine)。
数字信号解决器(DSP)方式：
1.当CLKINV=VCC时,I/O CLK在FS↓之后I/O CLK前四个下降沿使4个输入数据位送入输入数据寄存器,且在第4个下降沿之后多路转换器地址可供使用.当CLKINV=GND时,输入数据位由时钟前四个上升沿同步送放.
2.除了在扩展采样周期内(在该周期中CSTART宽度决定采样周期何时结束)之外,在I/O CLK第4个上升沿,所选取多路复用输入端模仿输入电压开始对电容阵列充电,并始终充电到I/O CLK第10个下降沿.
3.不论CLKINV状态如何,输出数据位在前10个I/O时钟上升沿发生变化.
4.不论CLKINV状态如何,I/O CLK在I/O CLK第10个下降沿把转换控制传送到内部状态机
使用阐明：
最初,在CS为高电平(无效)状况下,DATA IN和I/O CLK被禁止,DATA OUT处在高阻状态。当串行接口使CS为低电平(有效)时,转换时序开始对I/O CLK和DATA IN使能,并使DATA OUT脱离高阻状态.然后主机把4位通道地址提供应DATA IN,把I/O时钟序列提供应I/O CLK。在此传送期间,主机串行接口也从DATA OUT接受先前转换成果。I/O CLK从主机接受输入序列,其长度处在10至16个时钟之间。开始4个I/O CLK周期把DATA IN端4位输入数据(它选取所需模仿通道)装入输入数据寄存器.接着6个时钟周期提供用于模仿输入采样控制时序。在开始10个时钟I/O CLK序列之后,模仿输入采样被保持。第10个时钟边沿也把EOC变为低电平并开始转换.I/O时钟边沿精准位置取决于工作方式。
2、存储器AT24C02
AT24C02是CMOS 2048位串行E2PROM,在内部组织成256×8位.X24C02特点是具备容许在简朴二线总线上工作串行接口和软件合同。
E2PROM是为需要长时间工作应用而设计和测试.其固有数据保存期限为1.它有DIP,MSOP和SOIC封装可供使用。
特点：
1. 2.7V至5.5V电源
2. 低功耗CMOS：工作电流不大于1mA；待机状态电流不大于50μA
3. 内部组织成256×8
4. 自定期写周期：典型写周期时间为5ms
5. 2线串行接口：双向数据传送合同
6. 四字节页写操作：每个字节总写入时间为最小
7. 高可靠性：1.有效期限:100,000个周期；2.数据保存期:1
8. 新型硬件——写控制功能
AT24C02引脚排列如下图所示：
AT24C02支持面向双向总线合同.合同规定任何发送数据到总线上器件为发送器而接受器件为接受器。控制传送器件是主机,被控制器件为从机.主机总是启动数据传送并提供用于发送和接受操作时钟。因而,在所有应用中AT24C02被以为是从机。
SDA线上数据状态仅在SCL为低电平期间内才可变化.SCL为高电平期间SDA状态变化被用来表达起始和停止条件。
1.起始条件：所有命令以起始条件为前导,它是SCL为高电平时SDA从高电平至低电平跳变.AT24C02持续监视SDA和SCL线上起始条件,且在未符合此条件之前不对任何命令作出响应。
2.停止条件：所有通信必要由停止条件来结束,停止条件是SCL为高电平时SDA从低电平至高电平跳变.AT24C02也运用停止条件使器件在读序列之后处在待机(standby power)方式.停止条件仅可在发送器件已释放总线之后发出。
应答(确认)是用于批示数据传送成功软件合同.发送器件(无论是主机或从机)在发送8位之后将释放总线.在第9个时钟周期内接受器将把SDA线拉至低电平以确认它已接受8位数据。
AT24C02在辨认起始条件和它从地址之后将以应答作出响应。如果器件和写操作两者均被选取,那么AT24C02将在每一后续8位字接受之后以应答作出响应。
在读方式下,AT24C02将发送8位数据,释放SDA线并在线上监视应答(信号)。如果检测到应答且主机未产生停止条件,那么AT24C02将继续发送数据.如果未检测到应答,那么AT24C02将中断进一步数据传送。然后主机必要送出停止条件以便使AT24C02返回到待机状态并使器件进入已知状态。
在起始条件之后,主机必要输出它所访问从机地址.从机地址最高4个有效位是器件类型辨认符。对于AT24C02辨认符固定为1010[B],接着三个有效位对特定器件寻址。系统在总线上可以有多达八个AT24C02器件。八个地址由A0,A1和A2输入端状态规定。从地址最后一位定义所执行操作.设立为1时选取读操作,设立为0时选取写操作。
在起始条件之后,AT24C02监视SDA总线,把所发送从地址与其从地址(器件类型与A0,A1和A2输入)作比较。比较相符时AT24C02在SDA线上输出应答信号。依照R/W位状态,AT24C02将执行读或写操作。
对于写操作,AT24C02规定第二个地址线.该地址域是字地址,它由八位构成,提供对256字存储器任一种访问.接受到字地址后,AT24C02用应答作出响应,并等待下一种八位数据,再以应答作响应。然后主机通过产生停止条件来结束传送,此时AT24C02开始内部至非易失性存储器写周期.在内部写周期过程中AT24C02输入端被禁止,器件不响应来自主机任何祈求.关于地址,应答和数据传送时序。
AT24C02能进行4字节页写操作.它以与字节写操作同样方式开始,但是与字节写操作时不同,它不是在第一种数据字被传送之后结束写周期,而是可再发送多达三个字节.在接受每一种字之后,AT24C02以应答作出响应。在接受每一种字之后,两个低地址位在内部加1。地址高6位保持不变.如果在产生停止条件之前主机要发送多于4个字,那么地址计数器将 "翻转(roll over)" 且先前写入数据将被重写.与字节写操作同样,所有输入将被禁止.直到内部写周期完毕为止。
内部写操作期间内,输入禁止可用于运营典型5ms写周期.一旦发出表达主机写操作结束停止条件,AT24C02便开始内部写周期.ACK轮询可及时开始.这涉及发出起始条件,后续用于写操作从地址.如果AT24C02仍忙于写操作,那么没有ACK返回。如果AT24C02已完毕写操作,那么ACK将被返回,于是主机可进行下一
读或写操作。
除了从地址R/W位被置为1之外,读操作以与写操作相似方式开始.有三种基本读操作:当前地址读,随机读和顺序读.应当注意,读操作均第9个时钟周期不是 "不关怀"。为了结束读操作,主机必要在第9个周期期间发出停止条件或者在第9个时钟周期内保持SDA为高电平,然后发出停止条件。
AT24C02内部包括地址计数器,它保持最后一种被访问字地址,并可自动加1。因而,若最后一次访问(读或写)地址为n,那么下一次读操作将访问地址n+1数据.在接受到R/W位被置为1从地址后,AT24C02发出应答信号并在接着8个时钟周期内发送8位字。主机通过发送停止条件来结束这次发送,省略第9个时钟周期应答.地址。.
随机读操作容许主机以随机方式访问任何一种存储器单元。在发出R/W位被置为1从地址之前,主机必要执行一次 "伪(dummy)" 写操作.主机发出起始条件,从地址并后继以它将要读字地址.在字地址应答之后,主机及时重新发出起始条件和R/