AD轉(zhuǎn)換器TLC2453與51單片機(jī)接口設(shè)計

1、TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。2TLC2543的特點(1) 12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器；(2) 在工作溫度圍10卩s轉(zhuǎn)換時間；(3) 11個模擬輸入通道；(4) 3路置自測試方式；(5 )采樣率為66kbps ；(6)線性誤差土 1LSBmax(7 )有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出 EOC(8) 具有單、雙極性輸出；(9) 可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；(10 )可編程輸出數(shù)據(jù)長度。3TLC2543的引腳排列及說明TLC2543有兩種封裝形式

2、：DB DW或 N封裝以及FN封裝，這兩種封裝的引腳排列如圖1,引腳說明見表1。AINOkiNiAIN2AINOA INS AlhlEJXIN7GHDu12?2190詣d.17s1G157U爼ia9121011VOC£GC10CLOCKDATA IM PUTDATA OUTcsnET4尺匚匚AIN10AIN9匚丘LZI7Q d s 6 7 INIHININIhl AIAIAIAIAId 5 B 7 3 zrLrLrLrLrn1012EC LrL 8 7 G s A 91 1111kO CLOCKDjOlTOl INPUTDJ( OUTRCF-rbuQ匸三咼匚2C圖1TLC2543的封

3、裝4接口時序可以用四種傳輸方法使 TLC2543得到全12位分辯率，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或16個時鐘周期。一個片選()脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開始處，或是在轉(zhuǎn)換時序的開始處變化一次后保持 為低，直到時序結(jié)束。圖2顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用16個時鐘周期和在每次傳遞周期之間插入的時序，圖3顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用16個時鐘周期，僅在每次轉(zhuǎn)換序列開始處插入一次時序。引腳號I/O說明1巴11aI槨擬星輸入端-L1路輻入信號由內(nèi)部多 歸器選JI-對于丄111血的I/0CIBCK>耶 動源袒抗必須小于咸等于50R j而且用60PF電容來釀帶軒崑擁輸人電壓的斜聿15I片選端.在殆靖曲高孌j內(nèi)

4、郡計 數(shù)黯復(fù)位.由低鑾同時-花設(shè)定時間內(nèi)葉止DATAIJFUTI/O CLOCK17DATAIKPUTI串行數(shù)據(jù)輸入端.由維位的串行世址輸入來逵釋種擬呈輸入通這16DATA OUT0A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)命行精出端.岱 為高時處于底阻抗伏態(tài)cs為底時處 于徴活伏喜訊EOC0轉(zhuǎn)麹拮束請.在盤后的i/ocLocOlrfi 之后，ECCAa電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３?到轉(zhuǎn)換克成磁據(jù)淮備佚輸為止10GHD昵頤是內(nèi)部電賂的地回路端.除 有說明外 > 所有電壓惻量郡相對GND而SIS I/O CLOCE I 輸入/輸出時鐘端.I/OCLOCKj收雷行輸入信號井完咸以下四個功能:（1>E/0 CLO匚熾

5、前目個上升沿，E位輸入 數(shù)據(jù)卷入輸入數(shù)據(jù)寄存器，（2）1/0 亡血啲第4平下降沿彼選通的模擬輸 人電壓開始向電容器充電1 HJi/oclo CKW后一午下降沿対止.山將前 汝磚換數(shù)據(jù)的苴敘啦轎出崑UTA 0 UT端.在盯OCU01：潮下聲沿時數(shù)據(jù)開始 變化匸£ 4 J HCiCSCKfi浦后一4下降 沿I將轉(zhuǎn)拗的揑制信號傳送到內(nèi)都冷 揑制位w吹 I （iE基曜電壓屬.基確電壓的正前I逋審為力亡）被加到REH j整夭的輸入電壓II范園由加于本端寫REF-端前電壓差決能13- I負(fù)棊準(zhǔn)電壓蘇棊準(zhǔn)電壓的低購（通常対地）被加到KEF-20Vcc電返表1TLC2543引腳說明CLUCKFl F

6、l H Fl H Fl H HF|4講月周M強(qiáng)EOC1T采胖周期ESF14A£MSBtcmu軌皿験哽rlHIE7IBd5TLC2543在智能儀器儀表中的應(yīng)用TLC2543是12位分辯率，與 MAX186在功能上基本相同，但價格比MAX186氐得多，因此 TLC2543在便攜式數(shù)據(jù)記錄儀、醫(yī)用儀器、電力檢測儀表中具有廣泛的應(yīng)用。下面主要講述 TLC2543在電力監(jiān)控顯示屏中的應(yīng)用。在電廠和變電站中，電網(wǎng)中的電壓和電流由于多種原因常常處于波動狀態(tài)，為了給工作 人員提供有效數(shù)據(jù)，并在超值圍采取有效措施，監(jiān)測電網(wǎng)中電壓和電流值是非常必要的。該系統(tǒng)主要是采用 TLC2543作A/D轉(zhuǎn)換器，把電

7、壓和電流值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，GMS90C3作CPU進(jìn)行數(shù)字信號處理，PS7219作LED顯示驅(qū)動器，把監(jiān)測的電壓和電流值顯示出來，本文主 要介紹TLC2543在電力監(jiān)控顯示屏中與單片機(jī)GMS90C3的接口部分，包括硬件和軟件兩部分。5.1硬件GMS90區(qū)X和GMS97區(qū)X系列是LGS公司的51系列單片機(jī)，這類單片機(jī)都不帶 SPI或相同 的接口能力，為了和 TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口，需要用軟件來模擬SPI的時序操作。圖 4是TLC2543和GMS90C X或 GMS97XX的接口簡圖， TLC2543的I/O 時鐘、數(shù)據(jù)輸入、片 選由并行雙向I/O 口 1的引腳P1.0、P1.1、P1.3提供

8、。TLC2543的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)通過口1在設(shè)計制作時要注意如下三個問題：(1 )電源去耦當(dāng)使用TLC2543這種12位A/D器件時，每個模擬IC的電源端必須用一個 0.1卩F的瓷電 容連接到地，用作去耦電容。在噪聲影響較大的環(huán)境中，建議每個電源和瓷電容端并一個 10卩F的鉭電容，這樣能夠減小噪聲的影響。(2)接地對模擬器件和數(shù)字器件，電源的地線回路必須分開，以防止數(shù)字部分的噪聲電流通過模 擬地回路引入，產(chǎn)生噪聲電壓，從而對模擬信號產(chǎn)生干擾。 所有的地線回路都有一定的阻抗， 因此地線要盡可能寬或用地線平面，以減小阻抗，連線應(yīng)當(dāng)盡可能短，如果使用開關(guān)電源，則開關(guān)電源要遠(yuǎn)離模擬器件。(3)電路板布線使

9、用TLC2543時一定要注意電路板的布線，電路板的布線要確保數(shù)字信號和模擬信號隔開，模擬線和數(shù)字線特別是時鐘信號線不能互相平行，也不能在TLC2543芯片下面布數(shù)字信號線。5.2軟件包括主程序和兩個子程序“ SET1” “ SET2”主程序定義口 1的I/O引腳方向：P1.2設(shè)置為輸入端，P1.0、P1.1和P1.3設(shè)置為輸出端。設(shè)定P1.3使TLC2543片選端為高，“SET1”被調(diào)用，這個子程序模擬SPI操作，在TLC2543和微控制器間交換數(shù)據(jù)。檢測最低位前導(dǎo)(LSBF)標(biāo)志，即通道選擇/方式數(shù)據(jù)字節(jié)的位 1，以決定轉(zhuǎn)換結(jié)果的哪個字節(jié)最先傳送，子程序“ SET2'用于映射相應(yīng)于所

10、選擇的特定通道的MSBYTE口 LSBYTE到偶數(shù)或奇數(shù)的 RAM地址。程序清單如下：ORG2000HBEGINMOVSP #50H;設(shè)置堆棧指針MOVP1 #04H;定義口 1的輸入和輸出CLRP1.0;清I/O時鐘SETBP1.3;設(shè)置片選為高M(jìn)OVA #OFFHACALLSET1;調(diào)SET1子程序ACALLSET2;調(diào)SET2子程序JMPBEGIN;轉(zhuǎn)到BEGINSET1:M0VR4 P3;讀方式/通道數(shù)據(jù)MOVA R4CLRP1.3;設(shè)置片選為低JBACC.1，LSB;如果A的位1為1，則先傳送低字節(jié)MSBM0VR5 #08H;設(shè)置高4位計數(shù)器L0P1:MOVC P1.2;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果R

11、LC A;A寄存器的容左移M0VP1.1, C;輸出方式/通道字節(jié)SETBP1.0;設(shè)置I/O時鐘為高CLR P1.0;設(shè)置I/O時鐘為低DJNZR5, LOP1;不為0則返回LOP1MOVR2 A;把高字節(jié)放到 R2MOVA R4;把方式/通道控制字放到R2JBACC.1，RETURNLSB:MOVR5 #08H；設(shè)置低字節(jié)計數(shù)器LOP2MOVC P1.2;讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到 CRLC A;A的容到CMOVP1.1, C;輸出方式/通道字節(jié)SETBP1.0;設(shè)置時鐘為高CLRP1.0;設(shè)置時鐘為低DJNZR5, L0P2;R5不為0，則返回L0P2M0VR3 A;把低字節(jié)反放到 R3MOVA R4;把方式/通道控制字放到 R3JBACC.1，MSB;如果R4的位1為1,則傳送高字節(jié)RETURNRE