《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課件第9章

項(xiàng)目九A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)

9.1項(xiàng)目基本技能

9.2項(xiàng)目基本知識(shí)項(xiàng)目檢測(cè)9.3互動(dòng)環(huán)節(jié)9.4習(xí)題任務(wù)1A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543的應(yīng)用

1.任務(wù)要求采用TI公司生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543采集0～5V連續(xù)可變的模擬電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)?2位數(shù)字信號(hào)，送至51單片機(jī)進(jìn)行處理，并在四位數(shù)碼管上顯示出對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。0～5V的模擬電壓信號(hào)可通過(guò)調(diào)節(jié)電位器獲得。

2.硬件電路設(shè)計(jì)

1)電路圖電路圖如圖9-1所示。9.1項(xiàng)目基本技能圖9-1A/D轉(zhuǎn)換芯片應(yīng)用原理圖

2)電路圖說(shuō)明從圖9-1可以看出，0～5V模擬電壓信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)電位器獲得，并送至A/D芯片TLC2543的0通道。數(shù)據(jù)輸出端SDO、串行數(shù)據(jù)輸入端SDI、片選端和輸入輸出時(shí)鐘CLK分別與51單片機(jī)的P1.0～P1.3相連。四位數(shù)碼管選用共陽(yáng)數(shù)碼管，位選端由單片機(jī)的P3.0～P3.3控制，段碼端由單片機(jī)的P2.0～P2.7控制，采用動(dòng)態(tài)掃描法顯示，四個(gè)三極管8050用來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。3．軟件設(shè)計(jì)1)流程圖程序參考流程如圖9-2所示。圖9-2A/D芯片應(yīng)用程序流程圖2)指令代碼(1)編寫(xiě)匯編語(yǔ)言代碼。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的指令代碼如下：

TLC2543編程注意事項(xiàng)：①硬件設(shè)計(jì)中，EOC引腳是否連接問(wèn)題。EOC引腳由高變低是在第12個(gè)時(shí)鐘的下降沿，它標(biāo)志著TLC2543開(kāi)始對(duì)本次采樣的模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后EOC變高，標(biāo)志轉(zhuǎn)換結(jié)束。從理論上講，應(yīng)該通過(guò)EOC判斷是否可以進(jìn)行新的周期，以便從TLC2543中取出已轉(zhuǎn)換的A/D數(shù)據(jù)。但是，由于TLC2543一次A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間約為10μs，而一般情況下，一個(gè)工作周期后，單片機(jī)后續(xù)處理工作已經(jīng)大于10μs。因此，除非特別需要，一般可以不接EOC。

②本程序中轉(zhuǎn)換過(guò)程，在輸入輸出數(shù)據(jù)過(guò)程必須保持為低，即在輸入12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)期間必須保持0。之后，端被置高，以便使由高到低的變化，而產(chǎn)生下一個(gè)周期。被置高時(shí)，與TLC2543相連的其他三線(xiàn)，呈高阻狀態(tài)，可為其他線(xiàn)路使用。硬件設(shè)計(jì)時(shí)，可設(shè)計(jì)為共享線(xiàn)路，軟件編程時(shí)，根據(jù)情況決定誰(shuí)使用這些線(xiàn)路。

(2)編寫(xiě)C語(yǔ)言代碼。用C語(yǔ)言編寫(xiě)的指令代碼如下：

在上述數(shù)碼管顯示子程序中，A/D輸出的12位數(shù)據(jù)欲在四位數(shù)碼管上顯示，其轉(zhuǎn)換原理是：首先12位數(shù)據(jù)num除以1000，得到的商即是千位，余數(shù)除以100，得到的商即是百位，依次類(lèi)推，最后四位數(shù)碼管上顯示的便是12位A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。

4．電路板制作

1)元器件清單

A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543應(yīng)用電路元器件清單如表9-1所示。表9-1A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543應(yīng)用電路元器件清單

2)?A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543應(yīng)用電路的面包板制作

A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543應(yīng)用電路的面包板連接實(shí)物如圖9-3所示。圖9-3A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543應(yīng)用電路

3)調(diào)試運(yùn)行將目標(biāo)代碼文件A9-1.hex或C9-1.hex加載到STC89C51單片機(jī)中，調(diào)節(jié)電位器的滑動(dòng)旋鈕，發(fā)現(xiàn)在四位數(shù)碼管上可正確顯示A/D轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)的模擬電壓若為5V(最大值)，其數(shù)碼管上顯示111111111111(FFFH)，即十進(jìn)制為4095；若模擬電壓為0V(最小值)，其數(shù)碼管上顯示000000000000(000H)，即十進(jìn)制為0000，；若模擬電壓為2.5V(中間值)，其數(shù)碼管上顯示100000000000(800H)，即十進(jìn)制為2048，讀者還可自行測(cè)試其他的模擬電壓對(duì)應(yīng)的12位數(shù)據(jù)值。任務(wù)2D/A轉(zhuǎn)換芯片的應(yīng)用

1．任務(wù)要求采用TI公司生產(chǎn)的D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615及51單片機(jī)組成波形發(fā)生器，編制程序產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)，通過(guò)程序控制鋸齒波信號(hào)的幅值及周期。

2.硬件電路設(shè)計(jì)

1)電路圖電路圖如圖9-4所示。圖9-4D/A轉(zhuǎn)換芯片應(yīng)用原理圖

2)電路圖說(shuō)明從圖9-4可以看出，TLC5615與單片機(jī)的連接只需3根線(xiàn)，TLC5615的串行時(shí)鐘輸入端SCLK，片選端和串行輸入端DIN分別與單片機(jī)的P3.0～P3.2相連。參考電壓端REFIN通過(guò)穩(wěn)壓管與電阻相連，實(shí)現(xiàn)各種不同的輸入?yún)⒖茧妷?。輸出端OUT與示波器相連，觀察鋸齒波波形幅值及周期。3．軟件設(shè)計(jì)1)流程圖程序參考流程如圖9-5所示。圖9-5D/A芯片應(yīng)用程序流程圖

2)指令代碼

(1)編寫(xiě)匯編語(yǔ)言代碼。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的指令代碼如下：

鋸齒波波形產(chǎn)生原理：采用定點(diǎn)法產(chǎn)生波形，將所要輸出的波形按一個(gè)周期分成32個(gè)點(diǎn)，因?yàn)镈/A轉(zhuǎn)換器TLC5615的輸入格式是16位的，所以一個(gè)點(diǎn)占2個(gè)字節(jié)，即高8位和低8位各一個(gè)字節(jié)。通過(guò)計(jì)算，做成一個(gè)表存于單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，頻率可以通過(guò)調(diào)用不同的延時(shí)程序來(lái)改變，延時(shí)時(shí)間一到，查表輸出下一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，如此循環(huán)。

(2)編寫(xiě)C語(yǔ)言代碼。用C語(yǔ)言編寫(xiě)的指令代碼如下：

4．電路板制作

1)元器件清單

D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615應(yīng)用電路元器件清單如表9-2所示。表9-2D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615應(yīng)用電路元器件清單

2)D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615應(yīng)用電路的面包板制作

D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615應(yīng)用電路的面包板連接實(shí)物如圖9-6所示。圖9-6D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615應(yīng)用電路板

3)調(diào)試運(yùn)行將目標(biāo)代碼文件A9_2.hex或C9_2.hex加載到STC89C51單片機(jī)中，可觀察示波器上顯示鋸齒波的波形，其波形如圖9-7所示，波形的周期及幅值可由程序控制。圖9-7鋸齒波波形圖知識(shí)點(diǎn)1A/D轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)

在實(shí)際生活中，單片機(jī)經(jīng)常要對(duì)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的各種模擬量信號(hào)進(jìn)行采集和處理，這些模擬量可以是隨時(shí)間變化的電信號(hào)(如電壓、電流等)，也可以是非電物理量(如溫度、壓力、重量等)，通常非電的物理量可通過(guò)相應(yīng)的傳感器轉(zhuǎn)換為連續(xù)的電信號(hào)。由于單片機(jī)不能直接對(duì)這種模擬信號(hào)進(jìn)行輸入和處理，所以必須將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，我們常將這種轉(zhuǎn)化稱(chēng)為模數(shù)轉(zhuǎn)換(AnalogtoDigitalConverter)，簡(jiǎn)稱(chēng)ADC，或A/D。9.2項(xiàng)目基本知識(shí)

用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的集成芯片種類(lèi)很多，按其轉(zhuǎn)換原理可分為逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器，前兩種A/D轉(zhuǎn)換器目前使用最為廣泛。不同的A/D轉(zhuǎn)換芯片在轉(zhuǎn)換速度、精度和價(jià)格上均有差別，其分辨率也有8位、10位、12位和16位等多種。由于51單片機(jī)往往要控制較多的I/O口，因此如使用并行ADC會(huì)限制系統(tǒng)I/O口功能的擴(kuò)展，所以本節(jié)詳細(xì)介紹TI公司生產(chǎn)的串行A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543。

A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)，包括有分辨率、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間等。分辨率：分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器在變化過(guò)程中所能分辨的最小量，這與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)。因此，通常用A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)表示。例如，8位A/D轉(zhuǎn)換器具有8位的分辨率，有時(shí)也采用LSB(最低位)的步長(zhǎng)表示，即8位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率為1/256。

轉(zhuǎn)換精度：A/D轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)換精度表示在輸入范圍內(nèi)實(shí)際輸出與理論輸出的差值，這個(gè)差值稱(chēng)為絕對(duì)精度，當(dāng)它用LSB表示時(shí)，則稱(chēng)為相對(duì)精度。例如，ADC0801為8位A/D轉(zhuǎn)換器，其相對(duì)精度為≤1/4LSB。轉(zhuǎn)換時(shí)間：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次完整轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間稱(chēng)為轉(zhuǎn)換時(shí)間，通常用ms或μs表示。例如，TLC2543在工作范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換時(shí)間為10μs。

1)?TLC2543概述

TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換。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口資源；且價(jià)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。

TLC2543與外圍電路的連線(xiàn)簡(jiǎn)單，三個(gè)控制輸入端為片選端、輸入/輸出時(shí)鐘I/OCLOCK以及串行數(shù)據(jù)輸入端DATAINPUT。片內(nèi)的14通道多路器可以選擇11個(gè)輸入中的任何一個(gè)或3個(gè)內(nèi)部自測(cè)試電壓中的一個(gè)，采樣保持是自動(dòng)的，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC輸出變高。2)?TLC2543的特點(diǎn)(1)?12位分辨率A/D轉(zhuǎn)化器；(2)在工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間；(3)?11個(gè)模擬輸入通道；(4)?3路內(nèi)置自測(cè)試方式；(5)固有的采樣與保持；(6)線(xiàn)性誤差?±1LSBmax；(7)片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘；(8)有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出指示EOC；(9)具有單、雙極性輸出；(10)可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；(11)可編程輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

3)?TLC2543的引腳排列及說(shuō)明

TLC2543有兩種封裝形式如圖9-8所示，各個(gè)引腳的含義如表9-3所示。圖9-8TLC2543的兩種封裝表9-3TLC2543引腳說(shuō)明

4)?TLC2543內(nèi)部控制寄存器

TLC2543內(nèi)部控制寄存器有8位，其結(jié)構(gòu)格式如表9-4所示。內(nèi)部控制寄存器各個(gè)位的基本功能如下。

D7～D4：作為片內(nèi)14個(gè)通道多路選擇器的控制位，用于11路模擬量和3個(gè)校準(zhǔn)電壓的選擇以及掉電模式的設(shè)定。

D3、D2：用于轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)串行輸出位數(shù)的選擇，共有三位數(shù)可供選擇，8位(精度低，方便單字節(jié)串行數(shù)據(jù)傳輸)、12位(標(biāo)準(zhǔn)位數(shù))和16位(低四位為零，便于16位串行數(shù)據(jù)傳輸)。

D1：為“0”時(shí)表示輸出數(shù)據(jù)的最高位導(dǎo)前，為“1”時(shí)表示最低位導(dǎo)前。

D0：為“0”時(shí)表示輸出數(shù)據(jù)時(shí)單極性(無(wú)符號(hào)二進(jìn)制)，為“1”時(shí)表示雙極性(有符號(hào)二進(jìn)制)。表9-4內(nèi)部控制寄存器格式注：X表示任意取值

內(nèi)部控制寄存器的設(shè)置：設(shè)采集第6通道，輸出數(shù)據(jù)位為12位，高位先送出，輸出數(shù)據(jù)的格式為二進(jìn)制，則控制字為多少？根據(jù)表9-4可得，控制字為01100000，用十六進(jìn)制表示即為60H。

5)?TLC2543工作時(shí)序以MSB為前導(dǎo)，用進(jìn)行12個(gè)時(shí)鐘傳送的工作時(shí)序如圖9-9所示，其工作過(guò)程如下：

圖9-9用進(jìn)行12個(gè)時(shí)鐘傳送的工作時(shí)序圖

(1)上電時(shí)，EOC=1，=1；

(2)使下降，前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB，即A11位數(shù)據(jù)輸出到DATAOUT端；

(3)將輸入控制字的MSB位即B7送至DATAINPUT端，使I/OCLOCK產(chǎn)生上升沿，將DATAINPUT端數(shù)據(jù)移入輸入寄存器中；

(4)使I/OCLOCK產(chǎn)生下降沿，轉(zhuǎn)換結(jié)果A10位輸出到DATAOUT端；

(5)在第4個(gè)I/OCLOCK下降沿時(shí)，由前4個(gè)I/OCLOCK上升沿移入輸入寄存器的四位通道地址被譯碼，相應(yīng)模入通道被接通，其模入電壓開(kāi)始對(duì)內(nèi)部開(kāi)關(guān)電容充電；

(6)第8個(gè)I/OCLOCK上升沿時(shí)，將DATAINPUT輸入控制字B0位移入輸入寄存器后，DATAINPUT便無(wú)效；

(7)第11個(gè)I/OCLOCK下降沿，上次A/D結(jié)果的最低位A0輸出到DATAOUT端供讀數(shù)。至此，I/O數(shù)據(jù)已全部完成，但為實(shí)現(xiàn)12位同步，仍需第12個(gè)I/OCLOCK脈沖，在第12個(gè)I/OCLOCK下降沿時(shí)，模入通道斷開(kāi)，EOC下降，本周期設(shè)置的A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始，此時(shí)使上升；

(8)經(jīng)過(guò)時(shí)間tCONV≤10μs，轉(zhuǎn)換完畢，EOC上升；

(9)使下降，轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB位即B11輸出到DATAOUT端；

(10)將新周期的輸入控制字的MSB位C7送至DATAINPUT端，在I/OCLOCK的上升沿將DATAINPUT端數(shù)據(jù)移入輸入寄存器；

(11)使I/OCLOCK產(chǎn)生下降沿，將A/D結(jié)果的B10輸出到DATAOUT端，依次類(lèi)推；

(12)上電時(shí)，第一周期讀取的DATAOUT端的數(shù)據(jù)無(wú)效，應(yīng)舍去。

6)?TLC2543與單片機(jī)接口利用51系列單片機(jī)的P1口與TLC2543構(gòu)成的ADC電路如圖9-10所示，分別用51系列單片機(jī)的P1.0～P1.3接TLC2543的數(shù)據(jù)輸出端DATAOUT、數(shù)據(jù)輸入端DATAINPUT、片選信號(hào)和輸入輸出時(shí)鐘I/OCLOCK，模擬電壓從(AIN0～AIN10)11個(gè)輸入通道中某一通道輸入，輸出的數(shù)字信號(hào)從DATAOUT端輸出，軟件編程詳細(xì)請(qǐng)參考任務(wù)1。圖9-10TLC2543與51系列單片機(jī)接口電路知識(shí)點(diǎn)2D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)

單片機(jī)用于控制時(shí)往往要將運(yùn)算的控制量(數(shù)字信號(hào))轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他輸出部件，這種轉(zhuǎn)換稱(chēng)為數(shù)模轉(zhuǎn)換(DigitaltoAnalogConverter)，簡(jiǎn)稱(chēng)DAC，或D/A。目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的D/A轉(zhuǎn)換器主要為已集成化的D/A轉(zhuǎn)換芯片，它可直接將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出。選擇D/A轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，通常要考慮轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入方式、位數(shù)、數(shù)字的輸出特性、鎖存特性及參考電壓等因素。

D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)的輸入方式通常有串行和并行兩種，數(shù)據(jù)的位數(shù)有8位、10位、12位、16位等。顯然位數(shù)越多分辨率越高，使用時(shí)可根據(jù)用戶(hù)的需求選擇合適的位數(shù)。

D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式有電流輸出和電壓輸出兩種，而電壓輸出又有單極性和雙極性之分，如0～5V、0～10V、±?2.5V、±?5V、±?10V等，用戶(hù)也可根據(jù)需求選擇。對(duì)于電流輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，可采用運(yùn)算放大器組成的電流-電壓轉(zhuǎn)化電路從而獲得電壓輸出。

參考電壓源是否穩(wěn)定將影響D/A轉(zhuǎn)換的輸出結(jié)果。為保證有較好的轉(zhuǎn)換精度，應(yīng)給D/A轉(zhuǎn)換芯片提供精密參考電壓源。下面具體介紹典型D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615。

1)?TLC5615概述

TLC5615是一個(gè)串行10位DAC芯片，性能比早期電流型輸出的DAC要好。它只需要通過(guò)3根串行總線(xiàn)就可以完成10位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或微控制器(單片機(jī)或DSP)接口，適用于電池供電的測(cè)試儀表、移動(dòng)電話(huà)，也適合于數(shù)字失調(diào)與增益調(diào)整以及工業(yè)控制場(chǎng)合。2)?TLC5615的特點(diǎn)(1)單5V電源工作；(2)?3線(xiàn)串行接口；(3)高阻抗基準(zhǔn)輸入端；(4)?DAC輸出的最大電壓為2倍基準(zhǔn)輸入電壓；(5)上電時(shí)內(nèi)部自動(dòng)復(fù)位；

(6)微功耗，最大功耗為1.75mW；

(7)轉(zhuǎn)換速率快，更新率為1.21MHz；小型(D)封裝TLC5615CD和塑料DIP(P)封裝TLC5615CP的工作溫度范圍均為0℃～70℃。而小型(D)封裝TLC5615ID和塑料DIP(P)封裝TLC5615IP的工作溫度在-40℃～85℃內(nèi)。

3)?TLC5615的引腳排列說(shuō)明及內(nèi)部框圖

TLC5615的直插式8腳分布如圖9-11所示，各引腳的功能如下：圖9-11TLC5615引腳排列(1)?DIN：串行二進(jìn)制數(shù)輸入端；(2)?SCLK：串行時(shí)鐘輸入端；(3)?：芯片選擇端，低電平有效；(4)?DOUT：用于級(jí)聯(lián)的串行數(shù)據(jù)輸出；(5)?AGND：模擬地；(6)?REFIN：基準(zhǔn)電壓輸入端；(7)?OUT：DAC模擬電壓輸出端；(8)?VDD：正電源電壓端。

TLC5615的內(nèi)部功能框圖如圖9-12所示，它主要由以下幾部分組成：

(1)?10位DAC電路；

(2)一個(gè)16位移位寄存器，接受串行移入的二進(jìn)制數(shù)，并且有一個(gè)級(jí)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸出端DOUT；

(3)并行輸入輸出的10位DAC寄存器，為10位DAC電路提供待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；

圖9-12TLC5615內(nèi)部功能框圖

(4)電壓跟隨器為參考電壓端REFIN提供很高的輸入阻抗，大約10MΩ；

(5)?X2電路提供最大值為2倍于REFIN的輸出；

(6)上電復(fù)位電路和控制電路。

4)?TLC5615工作原理

(1)TLC5615工作時(shí)序

TLC5615的工作時(shí)序如圖9-13所示，從圖可以看出，只有當(dāng)為低電平時(shí)，串行輸入數(shù)據(jù)才能被移入16位寄存器中。當(dāng)為低電平時(shí)，在每一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿將DIN的一位數(shù)據(jù)移入16位寄存器中。注意，二進(jìn)制最高有效位被導(dǎo)前移入。接著，的上升沿將16位移位寄存器的10位有效數(shù)據(jù)鎖存于10位DAC寄存器中，供DAC電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)為高電平時(shí)，串行輸入數(shù)據(jù)不能被移入16位移位寄存器。注意，SCLK的上升和下降都必須發(fā)生在為低電平期間。

從圖9-13中還可以看出，最大串行時(shí)鐘速率為：圖9-13TLC5615的時(shí)序圖

(2)兩種工作方式從圖9-12可以看出，16位移位寄存器分為高4位虛擬位、低2位填充位以及10位有效位。在單片TLC5615工作時(shí)，只需要向16位移位寄存器按先后輸入10位有效位和低2位填充位，2位填充位數(shù)據(jù)任意，這是第一種方式，即12位數(shù)據(jù)序列。第二種方式為級(jí)聯(lián)方式，即16位數(shù)據(jù)序列，可以將本片的DOUT接到下一片的DIN，需要向16位移位寄存器先后輸入4位虛擬位、10位有效位和低2位填充位，由于增加了4位虛擬位，所以需要16個(gè)時(shí)鐘脈沖。

無(wú)論工作在哪一種方式，輸出電壓的幅值為：其中，VREFIN為參考電壓，N為輸入的二進(jìn)制數(shù)。

5)?TLC5615與單片機(jī)的接口利用51單片機(jī)的P1口與TLC5615構(gòu)成的DAC電路如圖9-14所示，分別用P1.0和P1.2模擬時(shí)鐘SCLK和片選信號(hào)，待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)從P1.1輸出到TLC5615的數(shù)據(jù)輸入端，軟件編程詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考任務(wù)2。圖9-14TLC5615與51系列單片機(jī)接口電路

問(wèn)1：任務(wù)1中，TLC2543的EOC引腳是否需要與51系列單片機(jī)的引腳連接？答：EOC引腳由高變低是在第12個(gè)時(shí)鐘的下降沿，它標(biāo)志著TLC2543開(kāi)始對(duì)本次采樣的模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后EOC變高，標(biāo)志轉(zhuǎn)換結(jié)束。從理論上講，應(yīng)該通過(guò)EOC，判斷是否可以進(jìn)行新的周期以便從TLC2543中取出已轉(zhuǎn)換的A/D數(shù)據(jù)。但是，正如前面所說(shuō)，TLC2543的一次A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間約為10μs，而一般情況下，一個(gè)工作周期后，單片機(jī)的后續(xù)處理工作已大于10μs。因此，除非特別需要，一般可以不接EOC引腳。9.3互動(dòng)環(huán)節(jié)

問(wèn)2：任務(wù)1中，對(duì)于上電后第一個(gè)工作周期，從DATAOUT端取出的數(shù)據(jù)是否有效？答：在任務(wù)1中，一個(gè)輸入/輸出工作周期為12個(gè)時(shí)鐘周期，隨著12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的進(jìn)入，TLC2543的DATAOUT引腳送出的12位數(shù)，為上一個(gè)工作周期的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，而這一數(shù)據(jù)是何通道的采集量，取決于上一工作周期從DATAINPUT引腳送入TLC2543的控制字的前四位。那么對(duì)于系統(tǒng)上電后的第一個(gè)工作周期，從DATAOUT取出的數(shù)據(jù)是沒(méi)有意義的，應(yīng)該舍去。問(wèn)3：任務(wù)2中TLC5615為串行的10位D/A轉(zhuǎn)換芯片，在程序中，為什么要發(fā)送12位數(shù)據(jù)信息呢？程序段： for(y=0;y<12;y++)//高位到低位發(fā)送

{ DIN=x&0x8000; SCK=1; x<<=1; SCK=0;

}

答：TLC5615有兩種工作方式，在任務(wù)2中，使用的是第一種工作方式，即16位移位寄存器中包括4位虛擬位、低2位填充位以及10位有效位。在任務(wù)2中，不需要使用4位虛擬位，所以10位有效位，再加2位的填充位，總共構(gòu)成12位數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)的輸入端DIN中。

問(wèn)4：任務(wù)2中TLC5615的參考電壓REFIN端為什么要接一個(gè)穩(wěn)壓管？答：因?yàn)閰⒖茧妷菏欠穹€(wěn)定將直接影響D/A轉(zhuǎn)換的輸出結(jié)果，為了保證有較好的轉(zhuǎn)換精度，在進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，在參考電壓端應(yīng)提供精密參考電壓源，在任務(wù)2中，使用穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓，可以達(dá)到較為理想的結(jié)果。

知識(shí)回顧與項(xiàng)目小結(jié)

A/D和D/A轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)與外界聯(lián)系的樞紐，由于單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)中需要控制諸如溫度、速度、壓力、重量等模擬量時(shí)，就必須使用A/D和D/A轉(zhuǎn)換器。在任務(wù)1中，詳細(xì)介紹了A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543的轉(zhuǎn)換原理，模擬電壓(0～5V