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1、本科毕业设计（2011届）题 目锂电池充电芯片测试电路设计学 院电子信息学院专 业电子科学与技术班 级07*班学 号学生姓名俞*指导教师完成日期2011年5月诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文锂电池充电芯片测试电路设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘 要锂电池由于其高电压、高容量、安全性好等优点在各种行业运用广泛。但相对而言锂电池对充电器要求则相对较高，需要充电管理芯片对整个充电过程控制，以实现安全快速的充电过程。本文在对充电芯片进行深入分析的基础上，提出了基于单片机的能够测试充电芯片
2、质量好坏的测试电路设计方案。本课题以研究通过AD模数转换器采集到充电电路的各路测试数据，传送到单片机进行数据分析判断，并将结果显示在LCD液晶显示器上。实验证明，该测试系统能够快速有效的判断出充电芯片质量的好坏。具有操作方便、运行稳定和成品价格低廉等优点。关键词：锂电池； 单片机； 充电芯片； AD转换器；LCD液晶显示器ABSTRACTLithium batteries are widely used in various industries owing to their advantages, such as high voltage, high capacity and safety.
3、 But relatively , lithium batteries have higher requirements for charger, which need charging management control chip to control all the charging process, in order to achieve safe and fast charging .Based on a thorough analysis of charging chip, this thesis puts forward a design proposal，the one tha
4、t is based on microcontroller can test the quality of charge chip.This project aims at collecting all circuits test data from charging circuits through AD converter, then transiting the data to microcontroller for analysis, and the result will be shown on the LCD monitor. The experiment shows that t
5、he test system can estimate the quality of charge chip. The system has the advantages of easy， reliable operation and low cost.Key words：Lithium Battery；Microcomputer；Charging Chip；AD Converter； LCD 目 录1 引言- 1 -2 概述- 2 -2.1 锂电池充电芯片测试系统概述- 2 -2.2 本设计方案思路- 3 -2.3 研发方向和技术关键- 3 -2.4 主要技术指标- 3 -3 总体设计- 4
6、 -3.1 系统工作原理- 4 -3.2 系统总体架构设计- 4 -3.3 系统方案的可行性论证- 4 -3.3.1 实用性- 4 -3.3.2 经济可行性- 4 -3.3.3 技术可行性- 4 -4 硬件设计- 5 -4.1 主控芯片AT89S51- 5 -4.1.1 主要特性- 5 -4.1.2 功能概述- 5 -4.1.3 引脚功能说明- 6 -4.1.4 时钟电路- 8 -4.1.5 复位电路- 9 -4.2 HB6298充电芯片电路- 9 -4.2.1 信号说明- 10 -4.2.2 HB6298A管脚定义- 11 -4.2.3 HB6298管脚描述- 11 -4.3 AD转换电路-
7、 12 -4.3.1 AD转换器- 12 -4.3.2 TLC2543芯片- 12 -4.4 LCD液晶显示电路- 14 -4.4.1 ST7920- 14 -4.4.2 LCD12864- 15 -5 软件设计- 19 -5.1 proteus软件介绍- 19 -5.2 Keil C软件介绍- 22 -5.3 AD数据转换模块程序- 22 -5.4 液晶显示模块程序- 23 -6 制作与测试- 27 -6.1 硬件电路的画图、布线与焊接- 27 -6.1.1 总体特点- 27 -6.1.2 焊接- 27 -6.2 调试- 27 -6.3 功能测试- 28 -7 结论- 29 -致谢- 30
8、-参考文献- 31 -附录 1- 32 -附录 2- 33 -附录 3- 34 -附录 4- 35 -附录 5- 46 -附录 6- 49 -1 引言电子信息时代对移动电源的需求快速增长。锂离子电池具有高电压、 高容量的优点, 且使用寿命长、 安全性能好, 在便携式电子设备、 电动汽车、 空间技术、国防工业等领域具有广阔的应用前景, 成为近几年关注的热点。然而, 锂离子电池的不足之处在于对充电器要求比较苛刻。充电管理芯片是对充电过程进行管理。以合适的电流给电池充电，一般会经过涓流充电，恒流充电，恒压充电三个阶段。以确保锂电池能够安全快速的完成充电过程。集成电路芯片的出现与发展，给人类进入信息时
9、代提供了源动力。在日新月异的信息时代，集成电路芯片正被广泛的运用到工作、生活和生产中。随着集成芯片的大量生产，芯片测试仪的出现是必然的。单片机在控制显示芯片测试成果方面有着突出的功效，单片机的应用正在不断地走向深入，同时也带动传统的控制、检测等工作日益更新。现在市场上的测试仪器都是价格昂贵，对于一般的电子爱好者和各大院校的学生来说，这是一个不能承受的价格。运用单片机控制，分析AD转换采集到的数据，判断芯片好坏。设计这样的一款小型测试仪，不仅成本低，而且便于批量推广使用。所以一款价廉物美的充电芯片测试仪的市场前景是十分可观的。2 概述2.1 锂电池充电芯片测试系统概述当今社会科学技术的发展与日俱
10、增，人们生活水平也是日益提高，各种家用电器、电子器件对充电锂电池的运用越来越多。各种锂电池充电管理芯片充斥整个市场。针对这种情况，设计出一种锂电池充电管理芯片测试电路是必需的，这种芯片测试电路可以极有效的判断出充电管理芯片的质量好坏。电池寿命无疑是目前许多便携式电子产品中最重要的特性。虽然许多便携式电子行业已经广泛采用锂离子电池，因为这种电池具有容量大、尺寸小、重量轻和可靠耐用的特点，但对电池充电器芯片还没有达成一个同样统一的意见。 作为控制锂离子充电状态的功率器件，电池充电器芯片在便携式系统设计中扮演着重要的角色。然而，设计师们还在使用着从较老并且相对粗糙和低成本的充电器件、到较新的更复杂芯
11、片等各种各样的器件，而后者集成了越来越复杂的智能，可以延长电池寿命，保护被充电系统不受损害。 锂电池的充电相对于镍镉等普通充电电池要求较高：根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA以内时，应停止充电。充电电流（mA）=0.11.5倍电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在1352025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为23小时。AD模数转换，将模拟信号变成数字信
12、号，便于数字设备处理。AD转换器主要有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、-调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。AD转换器的主要技术指标包括分辩率(Resolution)、转换速率(Conversion Rate)、量化误差 (Quantizing Error) 、偏移误差(Offset Error)、满刻度误差(Full Scale Error)和线性度(Linearity)。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口
13、、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机的集成度很高，它体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化、使用方便等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。所以特别适用于“电脑型产品”，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品（家电、玩具）等各种领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机特别适合把它做到产品的内部，取代部分老式机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的智能化。LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称，L
14、CD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比CRT要好的多，但是价钱较其贵。2.2 本设计方案思路本设计主控芯片采用目前比较通用的MCS-51系列单片机。此类单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多见，价格便宜且技术比较成熟容易实现。本设计以AD模数转换，单片机控制LCD显示为主要研究内容。要着重解决的问题有：（1）HB6298充电芯片的工作原理；（2）对于HB6298的充电测试电路的修改；（3）测试信号的采集转换；（4）控制LCD的字符输出。2.3 研发方向和技术关
15、键（1）合理设计硬件电路，使各模块功能协调；（2）充电芯片的测试信号分析；（3）充电芯片的信号采集分析；（4）单片机对IO口的操作；2.4 主要技术指标 （1）充电芯片输入电流在05mA之间（2）充电信号为低；（3）充电结束信号为高；（4）充电芯片的固定电压输出端为3.2V；（5）单节电池电压输出在4.14.3之间；（6）充电电流输出在0.921.08之间。（本设计以单块锂电池充电为标准）3 总体设计3.1 系统工作原理锂电池充电测试系统主要分为信号数据采集和LCD字符控制输出两部分。信号数据采集主要由AD转换器才完成对测试输出信号的采样，输出12位数据，高位先送出，输出数据为二进制的格式，这
16、样控制字的高4位为通道号, 低4位均为0。在单片机对数据判断完成之后，控制输出模块，在存储器中进行寻址找出相对应的显示代码或汉字字模，提取后作为显示信息送液晶显示器显示。3.2 系统总体架构设计本设计主要研究并设计一个基于单片机判断AD转换信号数据输出，并显示在LCD液晶显示屏上，设计能够测试充电芯片质量好坏的测试电路。控制系统主要是由 MCS-51 系列单片机、芯片充电测试电路、AD转换电路、LCD 显示电路等部分组成，AD采集测试数据到单片机，单片机控制输出到LCD液晶显示器。系统框图如下：图3-1 系统框图3.3 系统方案的可行性论证3.3.1 实用性本系统具有实时性、灵活性、稳定性以及
17、可视性等优点，方便用户直观快捷的判断出测试结果。3.3.2 经济可行性现在市场上的测试仪器都是价格昂贵，对于一般的电子爱好者和各大院校的学生来说，这是一个不能承受的价格。运用单片机控制，分析AD转换采集到的数据，判断芯片好坏。设计这样的一款小型测试仪，不仅成本低，而且便于批量推广使用。3.3.3 技术可行性单片机对数据进行处理，通过对ST7920的数据寄存器DR和指令寄存器IR的控制，可以实现对显示字符的输出。4 硬件设计4.1 主控芯片AT89S51 AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采
18、用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中。4.1.1 主要特性 8031 CPU与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) 4.05.5V的工作电压范围 全静态工作：0Hz-33MHz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 全双工串行UART通道 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 低功耗空闲和掉电模式图4-1 AT89S51
19、芯片引脚 灵活的在系统编程（ISP字节或页写 模式）4.1.2 功能概述AT89S51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32个IO 口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16 位定时计数器，一个5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89S51方框图：图4-2 AT89S
20、51内部功能框图4.1.3 引脚功能说明Vcc：电源电压（5V）。GND：电源接地。P0 ：P0口是一组8位漏极开路型双向I0口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在F1ash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 ：Pl 是一个带内部上拉电阻的8位双向IO口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉
21、到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。P2 ：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向IO 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOV
22、XRi 指令）时，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3 ：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I0 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对P3口写入“l”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。P3口除了作为一般的I0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 表1 P3口的第二功能端口引脚第二功能P
23、3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时/计数器0外部输入）P3.5T1（定时/计数器1外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT 溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRT0 位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRT0位缺省为RESET输出高电平打开状态。ALE/：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储
24、器，ALE 仍以时钟振荡频率的16 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对F1ash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）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条M0VX和M0VC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。：程序储存允许（）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存
25、储器，没有两次有效的信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：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中的指令。F1ash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vpp。XTALl：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。4.1.4 时钟电路AT89S51 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的
26、片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图13。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容Cl、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容Cl、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF10F。本设计中我们采用的是石英晶体，电容为22pF。图4-3 晶振电路4.1.5 复位电路复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号直至系统电源稳定后撤销复位信号，为可靠起见电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号以防电源开关
27、或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。复位是单片机初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。 复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。图14 所示的RC 复位电路可以实现上述基本功能。S1 为手动复位开关。图4-4 单片机复位电路复位电路采用了按键与上电复位。上电与按键均可以有效复位。上电瞬间RST引脚获得低电平，单片机复位电路随着电容的C3的充电，RST引脚的低电平逐渐上升。RST引脚的低电平只要能
28、保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位是直接将高电平通过电阻R3分压到达RESET引脚，实现复位操作。4.2 HB6298充电芯片电路HB6298A 为开关型单节或两节锂离子/锂聚合物电池充电管理芯片，非常适合于便携式设备的充电管理应用。HB6298A 集内置功率 MOSFET、高精度电压和电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，采用TSSOP20 封装。HB6298A 对电池充电分为三个阶段：预充（Pre-charge）、恒流（CC/Constant Current） 、恒压（CV/Constant Voltage）过程，恒流充电电流通过外部电阻决定
29、，最大充电电流为 1.5A.HB6298A 集成CYCLE-BY-CYCLE电流限制、短路保护，确保充电芯片安全工作.HB6298A集成NTC热敏电阻接口，可以采集、处理电池的温度信息，保证充电电池的安全工作温度。HB6298充电芯片电路设计如下：图4-5 HB6298充电芯片电路4.2.1 信号说明1：VIN 计算VIN-VIN0除以电阻R10的输入电流2：VIN0 计算VIN-VIN0除以电阻R10的输入电流3：V_CHG0 充电信号4：V_EOC0 充电结束信号5：LVO1 芯片固定输出6：OUT_V0 电池电压VBAT7：V_ISET0 充电电流设置引脚4.2.2 HB6298A管脚定
30、义图4-6 HB6298A管脚分布图4.2.3 HB6298管脚描述表4.1、HB6298A管脚描述序号符号I/O描述1STAT2O(STAT1)绿(STAT2)红描述2STAT1O灭灭没有充电或者无电灭亮正在充电亮灭充电完成灭脉冲1(0.5Hz)故障状态灭脉冲2(2.0Hz)电池温度异常3&4VINI输入电源5VCCI模拟供电输入，接一个电容到地6NC-7SLEEPOSLEEP模式输出端，用来控制边充边放的外置功率管8TTC-振荡器外接电容，决定内部振荡频率，同时提供参考时钟，确定总的充电时间当该引脚接地时，取消充电时间限制9TSI温度传感信号输入10GND-模拟地11BATI输出电流检测的
31、负极输入端12SNSI输出电流检测的正极输入端13NC-14VTSBO输出3.2V参考电压，最大提供10mA驱动能力，外接1u电容15VTRIMI与地或者BAT管脚之间外接电阻，微调满充电压16ISET2I外接电阻设置截止电流17ISET1I外接电阻控制预充电、恒电流充电电流18&19OUTO高端PMOSFET功率管漏极连接点20CELLI0：两节锂电池充电VTSB：单节锂电池充电4.3 AD转换电路4.3.1 AD转换器（1）分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。（2）转换速率(Conv
32、ersion Rate) 是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。（3）量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩
33、率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。（4）偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。（5）满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。（6）线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。 其他指标还有：绝对精度(Absolute Accuracy) ，相对精度(Relative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码
34、，总谐波失真（Total Harmonic Distotortion缩写THD）和积分非线性。2 AD的选择，首先看精度和速度，然后看是几路的，什么输出的比如SPI或者并行的，差分还是单端输入的，输入范围是多少，这些都是选AD需要考虑的。结合多种因素，本列采用TLC2543型号12位A/D转换芯片。4.3.2 TLC2543芯片具有11个输入端的12位模数转换器TLC2543是美国德州仪器公司于近几年推出的一种性能价格比较优的12位A/ D转换芯片,具有多种封装形式,并具有民用级、工业级、军用级产品。在产品型号、规格、封装形式、适用范围等方面,已形成一个系列。一九九八年以来开始在我国推广使用。
35、 就12 位A/ D 转换器来说, TCL2543具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简捷、价格低等优点,相信在我国单片机应用领域将会很快推广。鉴于51 系列单片机是我国单片机应用领域的主流型号, 一批与之兼容的单片机(如AT89C51、 GMS97C51等)于近几年相继推广使用, 51系列术语含义可以扩大,我们可以把与51系列兼容的单片机称为广义51系列或51系列兼容机,以下统一使用51系列术语。可以预计, 51系列单片机的开发应用,在我国的单片机应用领域仍将是主导地位,因此,探讨TLC2543与51系列单片机接口具有实际意义。但是, TLC2543与带有串行外设接口(SPI, Serial
36、 Peripheral Interface)的微处理器易于接口,而51系列单片机不具有SPI ,因此必须用软件合成SPI的操作。4.3.2.1 TLC2543的引脚及功能TLC2543是12位开关电容逐次逼近模数转换器,有多封装种形式, 其中DB、DW或N封装的管脚图见图1。TLC2543有20根引脚, 其它封装形式引脚数及引脚功能相同。引脚的功能简要分类说明如下:( 1) 电源引脚Vcc , 20 脚:正电源端, 一般接+ 5V。 GND,10脚:地。REF + , 14 脚: 正基准电压端, 一般接+5V。REF - , 13 脚:负基准电压端,一般接地。( 2) 控制引脚CS, 15脚:
37、片选端,由高到低有效,由外部输入。EOC, 19 脚:转换结束端,向外部输出。I / O CLOCK, 18脚:控制输入输出的时钟,由外部输入。( 3) 模拟输入引脚A IN0 AIN10, 1 9脚、11 12脚: 11 路模拟输入端,输入电压范围: 0. 3V V cc + 0.3V。( 4) 控制字输入引脚图4-7 TLC2543管脚图脚DATA TNP UT, 17脚: 控制字输入端, 选择通道及输出数据格式的控制字由此输入。( 5) 转换数据输出引脚 DATAOU T, 16 脚: A/ D转换结果输出的3态串行输出端。4.3.2.2 TLC2543与51系列单片机接口89C51单片
38、机没有SPI接口,为了与TLC2543接口可以用软件功能来实现SPI接口, 其硬件接口如下图所示.图4-8 TLC2543与89C51单片机的接口示意图4.4 LCD液晶显示电路LCD12864液晶显示模块，在其控制芯片ST7920调控下用来显示最终结果。图4-9 LCD12864与单片机的接口电路图4.4.1 ST7920ST7920是台湾矽创电子公司生产的中文图形控制芯片 ， 它是一种内置128*64-12 汉字图形点阵的液晶显示控制模块，用于显示汉字及图形。该芯片共内置8192个中文汉字（16*16 点阵）、128个字符的ASCII字符库（8*16 点阵）及64*25点阵显示RAM （G
39、DRAM）。为了能够简单、有效地显示汉字和图形，该模块内部设计有2MB的中文字型 CGROM和64*256点阵的GDRAM绘图区域；同时，该模块还提供有4组可编程控制的 16*16 点阵造字空间；除此之外，为了适应多种微处理器和单片机接口的需要，该模块还提供了4并行、8位并行、2串行以及3线串行等多种接口方式。利用上述功能可方便地实现汉字、ASCII码、点阵图形、自造字体的同屏显示，所有这些功能（包括显示RAM、字符产生器以及液晶驱动电路和控制器）都包含在集成电路芯片里，因此，只要一个最基本的微处理系统就可以通ST7920芯片来控制其它的芯片。ST7920 的主要技术参数和显示特性如下：电源：
40、VDD (2.75.5V )5V (内置升压电路一般无，需负压)；功耗：正常模式：450 A ，睡眠模式：3A，低功耗模式：30A；显示内容：128列*64行；显示颜色：黄绿；显示角度：6:00钟直视；LCD 类型： STN ；与 MCU 接口：8位并行/3位串行；配置有LED背光显示功能；带有自动启动复位按钮 (RESET) ；在对ST7920读或写时，会用到两个位的寄存器，一个是数据寄存器DR，另一个是指令寄存器IR。通过数据寄存器DR可以存取DDRAM、CGRAM、CGROM及IRAM的值。待存取的目标RAM的地址可通过命令来选择，每次数据寄存器DR的操作应以上次选择的目标RAM为主体来
41、进行读出或写入。通过RS和RW的状态可以选择不同的读写模式。4.4.2 LCD12864带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格
42、也略低于相同点阵的图形液晶模块。4.4.2.1 基本特性（1）、低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、显示分辨率:12864点（3）、内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选) （4）、内置 128个168点阵字符 （5）、2MHZ时钟频率（6）、显示方式：STN、半透、正显（7）、驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）、视角方向：6点（9）、背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10 （10）、通讯方式：串行、并口可选（11）、内置DC-DC转换电路，无需外加负压 （12）、无需片选信号，简化软件设计（13）、工作温度: 0 -
43、+55 ,存储温度: -20 - +604.4.2.2 模块接口说明表 引脚说明管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度（亮度）调整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数
44、据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（见注释1）16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效（见注释2）18VOUT-LCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）（见注释3）20KVSS背光源负端（见注释3）*注释1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。 *注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。4.4.2.3 控制器接口信号说明（1）
45、表 RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：RS RW功能说明低电平 0低电平 0MPU 写指令到指令寄存器IR低电平 0高电平 1读出忙标志及地址计数器的状态高电平 1低电平 0MPU 写指令到数据寄存器DR高电平 1高电平 1MPU 从数据寄存器DR读出指令（2）表 E信号E状态执行动作结果高低I/O缓冲DR配合/W进行写数据或指令高DRI/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低高无动作忙标志BF BF标志提供内部工作情况.BF=1表示模块在进行内部操作,此时模块不接受外部指令和数据.BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据.利用STATUS RD 指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态.字型
