TLC5615实现示波器波形显示——方波、三角波、锯齿波

代码：

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#include <reg52.h>

sbit SCLK = P2^0; // sbit：为寄存器的某位取名
sbit CS = P2^1;
sbit DIN = P2^2;

sbit key1 = P1^0;
sbit key2 = P1^1;
sbit key3 = P1^2;
sbit key4 = P1^3;

unsigned char rect; 

void delay(unsigned char i) {
    while(i--);
}

// 发送12位数据的函数
void write_12bits(unsigned char dat) {
    unsigned char i;
    CS = 0; // 片选最初置0
    for (i = 0; i < 8; i++) { // 先发送八位数据
        dat <<= 1; // dat最高位溢出
        DIN = CY; // 将溢出的高位给DIN

        SCLK = 1; delay(5); // 产生一次SCLK的正脉冲以发送数据
        SCLK = 0; delay(5); 
    }
    for (i = 0; i < 4; i++) { // 再发送四个零
        DIN = 0;
        SCLK = 1;
        delay(5);
        SCLK = 0;
        delay(5);
    }
    CS = 1; // 发送完全部数据后，必须让CS = 1
}

void triangle() { // 产生三角波
    unsigned char i;
    for (i = 0; i < 255; i++) {
        write_12bits(i);
    }
    
    for (i = 255; i > 0; i--) {
        write_12bits(i);
    }
}

void serration1() { // 产生锯齿波1
    unsigned char i;
    for (i = 0; i < 255; i++) {
        write_12bits(i);
    }
} 

void serration2() { // 产生锯齿波2
    unsigned char i;
    for (i = 255; i > 0; i--) {
        write_12bits(i);
    }
}

void tixing() { // 产生梯形
    unsigned char i;
    for (i = 255; i > 0; i--) {
        write_12bits(i);
    }
    
    for (i = 0; i < 255; i++) {
        write_12bits(0);
    }
    
    for (i = 0; i < 255; i++) {
        write_12bits(i);
    }
    
    for (i = 0; i < 255; i++) {
        write_12bits(255);
    }
}

void main() {
    rect = 0x00;
    TMOD = 0x01; // 利用定时器 T0 的方式一
    TH0 = 0x3c; // 定时器延时初值
    TL0 = 0xb0;

    EA = 1;  // 总中断
    ET0 = 1; // 定时器0的溢出中断 
    TR0 = 1; // 开启定时器0
    while (1) {
        while (!key1) {
            TR0 = 0; // 关闭定时器
            triangle();
        }
        while (!key2) {
            TR0 = 0;
            serration1();
        }
        while (!key3) {
            TR0 = 0;
            serration2();
        }
        while (!key4) {
            TR0 = 0;
            tixing();
        }
        TR0 = 1; // 开启定时器0
    }
}

void timer0() interrupt 1 { // 产生方波
    TH0 = 0x3c;
    TL0 = 0xb0;
    rect = ~rect;
    write_12bits(rect);
}

仿真：

介绍：

在单片机测控系统中，非电量如温度、压力、流量、速度等，经传感器先转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），然后再将模拟电信号转换成数字量后才能在单片机中进行处理。实现模拟量转换成数字量的器件称为ADC（A/D转换器）。

单片机处理完毕的数字量，有时根据控制要求需要转换为模拟信号输出。数字量转换成模拟量的器件称为DAC（D/A转换器）。本章从应用的角度，介绍典型的ADC、DAC芯片与AT89S51单片机的硬件接口设计以及接口驱动程序设计。

单片机扩展AD转换

单片机只能输出数字量，但是对于某些控制场合，常常需要输出模拟量，例如直流电动机的转速控制。下面介绍单片机如何扩展DAC。

目前集成化的DAC芯片种类繁多，设计者只需要合理选用芯片，了解它们的性能、引脚外特性以及与单片机的接口设计方法即可。由于现在部分单片机的芯片中集成了DAC，位数一般在10位左右，且转换速度也很快，所以单片的DAC开始向高的位数和高转换速度上转变。而低端的并行8位DAC，开始面临被淘汰的危险，但是在实验室或涉及某些工业控制方面的应用，低端8位DAC以其优异的性价比还是具有较大的应用空间。

1．D/A转换器简介

购买和使用D/A转换器时，要注意有关D/A转换器选择的几个问题。

（1）D/A转换器的输出形式

D/A转换器有两种输出形式：电压输出和电流输出。电流输出的D/A转换器在输出端加一个运算放大器构成的I-V转换电路，即可转换为电压输出。

（2）D/A转换器与单片机的接口形式

单片机与D/A转换器的连接，早期多采用8位的并行传输的接口，现在除了并行接口外，带有串行口的D/A转换器品种也不断增多，目前较为流行多采用SPI串行接口。在选择单片D/A转换器时，要根据系统结构考虑单片机与D/A转换器的接口形式。

2．主要技术指标

D/A转换器的指标很多，设计者最关心的几个指标如下。

（1）分辨率

分辨率指单片机输入给D/A转换器的单位数字量的变化，所引起的模拟量输出的变化，通常定义为输出满刻度值与2n之比（n为D/A转换器的二进制位数），习惯上用输入数字量的位数表示。显然，二进制位数越多，分辨率越高，即D/A转换器输出对输入数字量变化的敏感程度越高。例如，8位的D/A转换器，若满量程输出为10V，根据分辨率定义，则分辨率为10V/2n，分辨率为10V/256 = 39.1mV，即输入的二进制数最低位数字量的变化可引起输出的模拟电压变化39.1mV，该值占满量程的0.391%，常用符号1LSB表示。

同理：

10位D/A转换 1 LSB = 9.77mV = 0.1%满量程

12位D/A转换 1 LSB = 2.44mV = 0.024%满量程

16位D/A转换 1 LSB = 0.076mV = 0.00076%满量程

使用时，应根据对D/A转换器分辨率的需要选定D/A转换器的位数。

（2）建立时间

建立时间是描述D/A转换器转换速度的参数，表明转换时间长短。其值为从输入数字量到输出达到终值误差± (1/2)LSB（最低有效位）时所需的时间。电流输出的转换时间较短，而电压输出的转换器，由于要加上完成I-V转换的时间，因此建立时间要长一些。快速D/A转换器的建立时间可控制在1us以下。

（3）转换精度

理想情况下，转换精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。但由于电源电压、基准电压、电阻、制造工艺等各种因素存在误差。严格地讲，转换精度与分辨率并不完全一致。两个相同位数的不同的DAC，只要位数相同，分辨率则相同，但转换精度会有所不同。例如，某种型号的8位DAC精度为±0.19%，而另一种型号的8位DAC精度为±0.05%

AT89S51扩展10位串行DAC-TLC5615

串行DACTLC5615简介

美国TI公司产品，串行接口DAC，电压输出型，最大输出电压是基准电压值两倍。带上电复位功能，即上电时把 DAC 寄存器复位至全零。单片机只需用3 根串行总线就可完成 10 位数据的串行输入，易于和工业标准的微处理器或单片机接口，非常适于电池供电的测试仪表、移动电话，也适用于数字失调与增益调整以及工业控制场合。

DIN：串行数据输入端；
SCLK：串行时钟输入端；
CS：片选端，低电平有效；
DOUT：用于级联时的串行数据输出端；
AGND：模拟地；
REFIN：基准电压输入端，2V～ (VDD - 2)；
OUT：DAC 模拟电压输出端；
VDD：正电源端，4.5～5.5V ,通常取5V

TLC5615内部功能框图

10 位 DAC 电路;
一个 16 位移位寄存器, 接收串行移入的二进制数，且有一个级联的数据输出端DOUT ;
并行输入输出的 10 bit DAC 寄存器, 为 10 位 DAC 电路提供待转换的二进制数据;
电压跟随器为参考电压端REFIN提供高输入阻抗，大约10MΩ;
×2 电路提供最大值为 2 倍于REFIN输出;
上电复位电路和控制逻辑电路

两种工作方式：

（1）第1种工作方式：12 位数据序列。从图10-8看出，16 位移位寄存器分为高4位的虚拟位、低2位的填充位以及10位有效数据位。在TLC5615 工作时，只需要向 16 位移位寄存器先后输入10位有效位和低2位的任意填充位。

（2）第2种工作方式：级联方式, 即 16 位数据列，可将本片的DOUT接到下一片的 DIN，需向 16 位移位寄存器先后输入高 4 位虚拟位、10 位有效位和低 2 位填充位，由于增加了高 4 位虚拟位, 所以需要 16 个时钟脉冲。

当TLC5615片选脚CS为低时, 串行输入数据才能被移入16位移位寄存器。当CS为低时，在每一个 SCLK 时钟的上升沿将 DIN 的一位数据移入 16 位移寄存器。注意, 二进制最高有效位被导前移入。接着， CS的上升沿将16位移位寄存器的10位有效数据锁存于10位 DAC 寄存器，供DAC电路进行转换。