基于TLC1549的多路数据监控方案

摘 要本文介绍了一种用51单片机与TLC1549构成的多路数据监控方案，可用于电压信号的传感器采集数据的监控和报警，用于51单片机的扩展具有结构简单，控制方便等特点。

【关键词】51单片机 TLC1549 多路数据监测

单片机技术经过长期的发展，在生产和生活的各个领域得到了广泛的应用。而51系列的单片机作为最早和最经典的类型有着广泛的应用和群众基础。TLC1549是德州仪器公司生产的10位模数转换器。内部含有采样保持，差分基准电压高阻输入，具有较强的抗干扰能力，并且它与单片机之间只需要较少的连接线便能实现通信。

本文介绍了利用这两种为广大电子爱好者熟知的器件构成的一种具有多路数据采集转换功能的设计方案，应用于电压信号的各种传感器，如温度，流量，水位。可以构成相应的数据采集监控系统。例如，可做成多路温度采集控制报警系统。

1 总体设计方案

本方案采用51单片机中的STC89C52RC作为主控芯片，STC的单片机可以直接通过串口下载程序，方便升级调试。TLC1549通过三根线即可与单片机通信，完成一路电压信号的AD转换，此方案在此基础上，增加了一个八通道的模拟多路选择器74HC4051，通过单片机程序控制依次打开各通道，可将八路传感器送入的信号分别经TLC1549进行转换，根据系统实际操作的对象，可按相应传感器的转换关系，通过程序换算，将采集的到信号转换成具体数值在液晶显示模块上显示出来。如温度传感器则转换成摄氏度，水位传感器转换成米。按键模块可以给系统预设一些参数，并可翻页查询各种参数。若采集数据超出这些范围，则由程序控制报警模块发出提示，同时也可控制相应的执行机构动作，将参数调整至合适范围内。控制系统的原理方框图如图1所示。

2 主要模块设计

本方案主要的模块包含数据采集转换电路，液晶显示模块，报警模块，执行机构控制模块。各部分简介如下：

2.1 数据采集转换电路

TLC1549是一款10位精度的AD转换芯片，完全可以满足一般生产和生活范围内的应用需要。其中REF+引脚上需要一个较稳定的基准电压。如图2所示，采用LM336-2.5集成稳压电路，它是一款精密的并联稳压二极管，具有较低的温度系数，多用于数字电压表，运放调节电路中作为较高精度的2.5V电压基准。1号引脚连接10K的电位器可以方便的微调该基准电压和温度系数。并联电容起到退耦和滤波的作用。

74HC4051是一款8通道双向模拟多路选择器。TLC1549与单片机相连接可实现一路AD信号转换，本设计将TLC1549的信号输入端与74HC4051的信号输出端连接在一起，便可实现最多八路信号输入的扩展。74HC4051的三个数据选择端及一个使能端与单片机的四个引脚相连，通过单片机编程依次选通各通道，将数据送入TLC1549进行转换处理，并送显示模块显示。

其中需要注意的是E为低电平时，八个通道可由S0至S2选中，编码从000至111分别与相应的通道对应，此时，通道呈低阻状态，信号与TLC1549连通。当E为高电平时，所有通道都进入高阻状态，相当于信号断开。74HC4051的模拟输入/输出端信号应在上限VCC和下限VEE之间，并且不超过10.0 V。

J21为一八针数据接口方便将八路信号与控制板相连，可根据实际情况在此接口前添加信号调理电路。

2.2 按键及报警

按键电路设计采用四个独立按键，报警电路采用三极管驱动蜂鸣器实现，这两个电路比较简单。其中，四个按键基本可以满足本系统的各种功能设置。如：菜单＼功能键、上翻＼+键、下翻＼-键、确认键。如图3所示。

2.3 液晶显示

显示部分采用12232液晶显示器，它是一种自带字库及ASCII字符集的显示器件，比起1602来说，它可以显示汉字，并且体积较小。本方案应用到多路温度信号采集，则显示效果如图4所示。

2.4 执行机构控制

执行机构主要是控制如電动机，水泵，加热源之类的大功率用电装置，单片机根据传感器采集数据经程序处理决策后给出控制信号。控制信号通过光耦及继电器连接并控制执行机构。

3 总结

本设计方案采用八路数据采集分时输入的方式，所以适用于对实时性变化速度不高的模拟量，即非突变的模拟量。此外1549转换的一个缺点是读取的数据是上次启动AD转换的结果，那么，在芯片上电复位后，第一次读取的数据是输出寄存器中的随机数，结果是不准确的，所以需要软件上做一些处理来获得更精确的数值。在信号经过74HC4051芯片过程中，要控制好开关各通道的时间和速度，必免引入干扰和误差。总体来说，本方案电路设计简单易行，为多路数据的采集转换提供了一种新的思路。

参考文献

[1]商杰，武洪涛.10位串行模/数转换器TLC1549在单片机系统中的应用[J].现代电子技术.2005（12）

[2]王利军.TLC1549串口传输与单片机的A/D设计[J].国外电子元器件，2007（10）.

[3]陶炳坤，李楠，濮霞.基于TLC1549和AT89C2051的数字温度计设计[J].北华航天工业学院学报，2010（S1）.

作者简介

张晓光（1980-），男，吉林省梅河口市人。现为福建水利电力职业技术学院讲师，主要从事电子信息工程、自动化、单片机与嵌入式系统的教学与应用研究工作。

作者单位

福建水利电力职业技术学院 福建省永安市 366000