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) 在工作温度围10卩s转换时间；(3) 11个模拟输入通道；(4) 3路置自测试方式；(5 )采样率为66kbps ；(6)线性误差土 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的引脚排列及说明TLC2543有两种封装形式

2、：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。AINOkiNiAIN2AINOA INS AlhlEJXIN7GHDu12?2190诣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图1TLC2543的封

3、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。引脚号I/O说明1巴11aI椁拟星输入端-L1路辐入信号由内部多 歸器选JI-对于丄111血的I/0CIBCK>耶 动源袒抗必须小于咸等于50R j而且用60PF电容来酿带軒崑拥输人电压的斜聿15I片选端.在殆靖曲高娈j內

4、郡计 数黯复位.由低銮同时-花设定时间内葉止DATAIJFUTI/O CLOCK17DATAIKPUTI串行数据输入端.由维位的串行世址输入来逵释種拟呈输入通這16DATA OUT0A/D转换结果的三态命行精出端.岱 为高时处于底阻抗伏态cs为底时处 于徴活伏喜讯EOC0转麹拮束请.在盘后的i/ocLocOlrfi 之后，ECCAa电平变为低电平并保持 到转换克成磁据淮备佚输为止10GHD昵颐是内部电賂的地回路端.除 有说明外 > 所有电压恻量郡相对GND而SIS I/O CLOCE I 输入/输出时钟端.I/OCLOCKj收雷行输入信号井完咸以下四个功能:（1>E/0 CLO匚熾

5、前目个上升沿，E位输入 数据卷入输入数据寄存器，（2）1/0 亡血啲第4平下降沿彼选通的模拟输 人电压开始向电容器充电1 HJi/oclo CKW后一午下降沿対止.山将前 汝砖换数据的苴叙啦轎出崑UTA 0 UT端.在盯OCU01：潮下聲沿时数据开始 变化匸£ 4 J HCiCSCKfi浦后一4下降 沿I将转拗的揑制信号传送到内都冷 揑制位w吹 I （iE基曜电压屬.基確电压的正前I逋审为力亡）被加到REH j整夭的输入电压II范園由加于本端写REF-端前电压差决能13- I负棊准电压蘇棊准电压的低購（通常対地）被加到KEF-20Vcc电返表1TLC2543引脚说明CLUCKFl F

6、l H Fl H Fl H HF|4讲月周M强EOC1T采胖周期ESF14A£MSBtcmu軌皿験哽rlHIE7IBd5TLC2543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氐得多，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，并在超值围采取有效措施，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

7、压和电流值转换成数字信号，GMS90C3作CPU进行数字信号处理，PS7219作LED显示驱动器，把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GMS90C3的接口部分，包括硬件和软件两部分。5.1硬件GMS90区X和GMS97区X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 X或 GMS97XX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P1.0、P1.1、P1.3提供

8、。TLC2543的转换结果数据通过口1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 0.1卩F的瓷电 容连接到地，用作去耦电容。在噪声影响较大的环境中，建议每个电源和瓷电容端并一个 10卩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拟器件。(3)电路板布线使

9、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。5.2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：P1.2设置为输入端，P1.0、P1.1和P1.3设置为输出端。设定P1.3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'用于映射相应于所

10、选择的特定通道的MSBYTE口 LSBYTE到偶数或奇数的 RAM地址。程序清单如下：ORG2000HBEGINMOVSP #50H;设置堆栈指针MOVP1 #04H;定义口 1的输入和输出CLRP1.0;清I/O时钟SETBP1.3;设置片选为高MOVA #OFFHACALLSET1;调SET1子程序ACALLSET2;调SET2子程序JMPBEGIN;转到BEGINSET1:M0VR4 P3;读方式/通道数据MOVA R4CLRP1.3;设置片选为低JBACC.1，LSB;如果A的位1为1，则先传送低字节MSBM0VR5 #08H;设置高4位计数器L0P1:MOVC P1.2;读转换结果R

11、LC A;A寄存器的容左移M0VP1.1, C;输出方式/通道字节SETBP1.0;设置I/O时钟为高CLR P1.0;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R2JBACC.1，RETURNLSB:MOVR5 #08H；设置低字节计数器LOP2MOVC P1.2;读转换数据到 CRLC A;A的容到CMOVP1.1, C;输出方式/通道字节SETBP1.0;设置时钟为高CLRP1.0;设置时钟为低DJNZR5, L0P2;R5不为0，则返回L0P2M0VR3 A;把低字节反放到 R3MOVA R4;把方式/通道控制字放到 R3JBACC.1，MSB;如果R4的位1为1,则传送高字节RETURNRE