AD转换器TLC2453与51单片机接口设计

1、TLC2543是 TI 公司的 12 位串行模数转换器， 使用开关电容逐次逼近技术完成 A/D 转换过程。 由于是串行输入结构，能够节省 51 系列单片机 I/O 资源；且价格适中，分辨率较高，因此 在仪器仪表中有较为广泛的应用。2TLC2543的特点（1）12 位分辩率 A/D 转换器；（2）在工作温度范围内 10s 转换时间；（3）11 个模拟输入通道；（4）3 路内置自测试方式；（5）采样率为 66kbps ；（6）线性误差 1LSBmax；（7）有转换结束输出 EOC；（8）具有单、双极性输出；（9）可编程的 MSB或 LSB 前导；（10）可编程输出数据长度。3TLC2543的引脚排

2、列及说明TLC2543 有两种封装形式： DB、DW或 N 封装以及 FN封装，这两种封装的引脚排列如图 1， 引脚说明见表 1。图 1TLC2543 的封装4 接口时序 可以用四种传输方法使 TLC2543 得到全 12 位分辩率，每次转换和数据传递可以使用 12 或 16 个时钟周期。一个片选（）脉冲要插到每次转换的开始处，或是在转换时序的开始处变化一次后保持 为低，直到时序结束。图 2 显示每次转换和数据传递使用 16 个时钟周期和在每次传递周期之间插入的时序， 图 3 显示每次转换和数据传递使用 16 个时钟周期，仅在每次转换序列开始处插入一次时序。表 1TLC2543 引脚说明5TL

3、C2543在智能仪器仪表中的应用TLC2543 是 12 位分辩率，与 MAX186在功能上基本相同，但价格比 MAX186低得多，因此 TLC2543在便携式数据记录仪、医用仪器、电力检测仪表中具有广泛的应用。下面主要讲述 TLC2543在电力监控显示屏中的应用。在电厂和变电站中，电网中的电压和电流由于多种原因常常处于波动状态，为了给工作 人员提供有效数据， 并在超值范围内采取有效措施， 监测电网中电压和电流值是非常必要的。 该系统主要是采用 TLC2543 作 A/D 转换器，把电压和电流值转换成数字信号，GMS90C32作CPU，进行数字信号处理， PS7219 作 LED显示驱动器，把

4、监测的电压和电流值显示出来，本 文主要介绍 TLC2543 在电力监控显示屏中与单片机 GMS90C32的接口部分，包括硬件和软件 两部分。硬件GMS90C和 GMS97C系列是 LGS公司的 51系列单片机， 这类单片机都不带 SPI 或相同 的接口能力，为了和 TLC2543 模数转换器接口，需要用软件来模拟 SPI 的时序操作。图 4 是 TLC2543和 GMS90C 或 GMS97C的接口简图， TLC2543的 I/O 时钟、数据输入、片 选由并行双向 I/O 口 1 的引脚、提供。 TLC2543的转换结果数据通过口 1 的脚接收，通道 选择和方式数据通过口 3 输入到微控制器。

5、图 4TLC2543 和 GMS90C32接口在设计制作时要注意如下三个问题：（1）电源去耦当使用 TLC2543这种 12位 A/D器件时，每个模拟 IC 的电源端必须用一个 F的陶瓷电 容连接到地， 用作去耦电容。 在噪声影响较大的环境中， 建议每个电源和陶瓷电容端并一个 10 F的钽电容，这样能够减小噪声的影响。（2）接地 对模拟器件和数字器件，电源的地线回路必须分开，以防止数字部分的噪声电流通过模 拟地回路引入， 产生噪声电压， 从而对模拟信号产生干扰。 所有的地线回路都有一定的阻抗， 因此地线要尽可能宽或用地线平面，以减小阻抗，连线应当尽可能短，如果使用开关电源， 则开关电源要远离模

6、拟器件。（3）电路板布线使用 TLC2543 时一定要注意电路板的布线，电路板的布线要确保数字信号和模拟信号隔 开，模拟线和数字线特别是时钟信号线不能互相平行， 也不能在 TLC2543 芯片下面布数字信 号线。软件包括主程序和两个子程序“ SET1”、“SET2”。主程序定义口 1的 I/O 引脚方向：设置为输 入端，、和设置为输出端。设定使 TLC2543 片选端为高， “ SET1”被调用，这个子程序模拟 SPI 操作，在 TLC2543 和微控制器间交换数据。检测最低位前导（LSBF）标志，即通道选择/ 方式数据字节的位 1，以决定转换结果的哪个字节最先传送，子程序“SET2”用于映射

7、相应于所选择的特定通道的 MSBYTE和 LSBYTE到偶数或奇数的 RAM地址。程序清单如下：ORG2000HBEGIN：MOVSP， #50H；设置堆栈指针MOVP1，#04H；定义口 1 的输入和输出；清 I/O 时钟；设置片选为高MOVA，#0FFHACALLSET1；调 SET1子程序ACALLSET2；调 SET2子程序JMPBEGIN；转到 BEGINSET1：MOVR4， P3；读方式 / 通道数据MOVA，R4；设置片选为低，LSB；如果 A的位 1 为 1，则先传送低字节MSB：MOVR5， #08H；设置高 4 位计数器LOP1：MOVC，；读转换结果RLC A；A 寄存

8、器的内容左移，C；输出方式 / 通道字节；设置 I/O 时钟为高CLR；设置 I/O 时钟为低DJNZR5， LOP1；不为 0 则返回 LOP1MOVR2，A；把高字节放到 R2MOVA，R4；把方式 / 通道控制字放到 R2，RETURNLSB：MOVR5， #08H；设置低字节计数器LOP2：MOVC，；读转换数据到 CRLC A；A 的内容到 C，C；输出方式 / 通道字节；设置时钟为高；设置时钟为低DJNZR5， LOP2； R5 不为 0，则返回 LOP2MOVR3，A；把低字节反放到 R3MOVA，R4；把方式 / 通道控制字放到 R3，MSB；如果 R4的位 1 为 1，则传送高字节RETUR：NRETSET2：MOVA， R4；读方式 / 通道控制字ANLA，#0F0H；保留通道控制字SWAPA； A寄存器中的高 4 和