一. 硬件資源

AD芯片（TLC549）

DA芯片（TLC5615）

LCD1602/LCD12864接口

6個(gè)獨(dú)立按鍵

液晶背光可通過(guò)電位器（U6）調(diào)節(jié)

自帶模擬測(cè)試信號(hào)，可通過(guò)（U20）調(diào)節(jié)測(cè)試信號(hào)幅值大小

二. 模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD轉(zhuǎn)換）

1.知識(shí)背景

AD芯片采用TLC549，該芯片的功能為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)多位的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)。比較常見(jiàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小
芯片主要性能：
1）8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器
2）差分參考輸入電壓
3）最大轉(zhuǎn)換時(shí)間17us

2.實(shí)驗(yàn)原理

注意：TLC549是 TI公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的8位 A/D轉(zhuǎn)換器，它以8位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于 17us，最大轉(zhuǎn)換速率為 40000HZ，4MHZ典型內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，電源為 3V至 6V。TLC549的使用只有輸入/輸出時(shí)鐘（ I/O時(shí)鐘）以及芯片選擇（ CS）輸入的數(shù)據(jù)控制。TLC549的I/O時(shí)鐘被指定至1.1MHz。

時(shí)序圖

當(dāng) CS 為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時(shí) I/O CLOCK不起作用。這種 CS 控制作用允許在同時(shí)使用多片 TLC549 時(shí)，共用 I/O CLOCK，以減少多路 (片)A/D 并用時(shí)的 I/O 控制端口。
通常的控制時(shí)序?yàn)椋?/p>

將 CS 置低。內(nèi)部電路在測(cè)得 CS 下降沿后，再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和 一個(gè)下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到 DATA OUT 端上。

前四個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 2、 3、 4 和第 5 個(gè)位(D6、D5、D4、 D3)，片上采樣保持電路在第 4 個(gè) I/O CLOCK 下降沿開(kāi)始采樣模擬輸入。

接下來(lái)的 3 個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿移出第 6、 7、 8(D2、 D1、 D0) 個(gè)轉(zhuǎn)換位。

最后，片上采樣保持電路在第 8 個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿將移出第 6、7、 8(D2、 D1、 D0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。保持功能將持續(xù) 4 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期，然后開(kāi)始進(jìn)行32 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的 A/D 轉(zhuǎn)換。第 8 個(gè) I/O CLOCK 后， CS 必須為高，或?qū)?I/O CLOCK 保持低電平，這種狀態(tài)需要維持 36 個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果 CS 為低時(shí) I/O CLOCK 上出現(xiàn)一個(gè)有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將不器件的 I/O 時(shí)序失去同步；若 CS 為高時(shí)出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化， 從而脫離原轉(zhuǎn)換過(guò)程。在 36 個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前，實(shí)施步驟 (1)－(4)，可重新啟動(dòng)一次新的 A/D 轉(zhuǎn)換，不此同時(shí)，正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換終止，此時(shí)的輸出是前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若要在特定的時(shí)刻采樣模擬信號(hào)，應(yīng)使第 8個(gè) I/O CLOCK 時(shí)鐘的下降沿不該時(shí)刻對(duì)應(yīng)，因?yàn)樾酒m在第 4 個(gè) I/O CLOCK 時(shí)鐘下降沿開(kāi)始采樣，卻在第 8 個(gè) I/O CLOCK 的下降沿開(kāi)始保存。

原理圖

3. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

該模塊可以工作在兩種模式。
1）測(cè)試模式
用跳線帽將J33的AIN_TEST和ADC_IN兩個(gè)腳短接。轉(zhuǎn)動(dòng)模擬量控制器（U20），通過(guò) TLC549 芯片的 AD 轉(zhuǎn)換，將相應(yīng)的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將數(shù)字量顯示在LCD1602上。
2）工作模式
J33不用跳線帽短接。外部模擬信號(hào)接入BNC（ADC_IN），通過(guò) TLC549 芯片的 AD 轉(zhuǎn)換，將相應(yīng)的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將數(shù)字量顯示在LCD1602上。

4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

調(diào)節(jié)U20，可觀察到LCD1602上的數(shù)字在不斷變化

三. 數(shù)模轉(zhuǎn)換（DA轉(zhuǎn)換）

1. 知識(shí)背景

DA芯片采用的是TLC5615,該芯片的功能為將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模塊。
芯片主要性能：
1）10bitD/A轉(zhuǎn)換器
2）電壓輸出范圍為2倍參考電壓
3）數(shù)據(jù)更新速度最高為1.21Mhz

2. 實(shí)驗(yàn)原理

時(shí)序圖

模擬輸出公式及對(duì)應(yīng)關(guān)系

數(shù)字信號(hào)格式

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，我們可以知道DA的位寬是10bit,參考電壓(Vrefin)是2.048V。數(shù)據(jù)手冊(cè)第8頁(yè)根據(jù)公式：Vout=2Vrefindata/1024。當(dāng)data=1024時(shí)最大輸出是4.096V，當(dāng)data=0時(shí)最小輸出是0V。由于原理圖中，我們給的參考電壓是3.3V，如果我們要輸出最大電壓，data=Vout*1024/2/Vrefin,Vout=4.096,Vrefin=3.3,那么data=636。

原理圖

3. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

輸出頻率為1HZ占空比為50%，幅值為4V的方波信號(hào)。由于模擬輸出管腳接了一個(gè)LED指示燈，可以觀察到LED閃燈現(xiàn)象，用示波器可觀測(cè)到方波信號(hào)

4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

四. 代碼結(jié)構(gòu)分析

該例程包括三個(gè)文件夾

Project 工程文件夾，里面有QuartusII工程文件

Source 源碼文件夾，包括所有.v文件

Sim 仿真文件夾，里面包含仿真測(cè)試文件以及批處理文件
源碼分析