AD芯片TLC2543与51系列单片机的接口设计(1)

第 23卷第 3期 2006年 9月 广东工业大学学报Journal of Guangdong University ofTechno logy Vo.l 23� No. 3September 2006 收稿日期: 2005-08-31 作者简介: 夏益民 ( 1980-), 女,助教, 主要研究方向为嵌入式系统、高速数据采集系统等 . AD芯片 TLC2543与 51系列单片机的接口MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1715997479379_1 夏益民,谢 � 云,刘冰茹 (广东工业大学 自动化学院,广东 广州 510006) 摘要: 从应用角度出发介绍了具有 11个输入端的 12 b itA /D转换器 TLC2543的结构、主要特点、工作 原理与编程要点, 探讨了 TLC2543与 51系列单片机的接口方法, 用软件合成 SP I操作, 给出了 TLC2543与 51系列单片机的接口电路和单片机汇编程序. 关键词: TLC2543; 单片机;接口 中图分类号: TP368. 1� � � � 文献标识码: A� � � � 文章编号: 1007-7162( 2006) 03-0118-04 在单片机开发中, 很多都要涉及到将模拟量转换为数字量, 因此使用 ADC的场合很多. 选 择一款合适的 ADC芯片就显得尤为重要. 由于 51单片机往往要控制比较多的 I /O口,因此使 用并行 ADC会限制系统 I /O口功能的扩展,采用串行 ADC比较适合那些低速采样而控制管脚 又比较多的系统. TLC2543是有 11个输入端的 12 bit模数转换器,具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简 单、价格低等优点.由于它带有串行外设接口 ( SPI), 而 51系列单片机没有 SPI,因此研究它与单 片机的接口非常有意义. 1� TLC2543的特点及引脚 TLC2543是 12 b it串行 A /D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系列单片机的 I/O资源. 其特点有: 1) 12 b it分辨率 A /D转换器; 2) 在工作温度范围内 10�s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 66 kb /s; 6) 线性误差 + 1LSB (max ); 7) 有转换结束 ( EOC )输出; 8) 具有单、双极性输出; 9) 可编程的 MSB或 LSB前导; 10) 可编程的输出数据长度. TLC2543的引脚排列如图 1所示. 第 3期 夏益民,等: AD芯片 TLC2543与 51系列单片机的接口设计 图 1� TLC2543管脚图 图 1中 A IN 0~ A IN10为模拟输入端; /CS为片选端; D IN为串行数 据输入端; DOUT为 A /D转换结果的三态串行输出端; EOC为转换结束 端; CLK为 I/O时钟; REF+为正基准电压端; REF- 为负基准电压端; VCC为电源; GND为地. 2� TLC2543的使用方法 2. 1� 控制字的格式 控制字为从 DATE INPUT端串行输入的 8 b it数据, 它规定了 TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度以及输出数据的格式. 其中高 4 b it( D7 ~ D4)决定通道号,对于 0通道至 10通道,该 4bit为 0000~ 1010H, 当为 1011~ 1101时,用于对 TLC2543的自检,分别测试 ( V ref+ + V re-f ) /2、V ref+、Vre-f的值, 当为 1110时, TLC2543进入休眠状 态.低 4 b it决定输出数据长度及格式,其中 D3、D2决定输出数据长度, 01 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示输出数据长度为 8 b i,t 11表示输出数据长度为 16 b i,t其他为 12 bi.t D1决定输出数据是高位先送出,还是低位先 送出, 为 0表示高位先送出. D0决定输出数据是单极性 (二进制 )还是双极性 ( 2的补码 ) ,若为 单极性,该位为 0,反之为 1. 2. 2� 转换过程 上电后,片选 /CS必须从高到低,才能开始一次工作周期,此时 EOC为高,输入数据寄存器 被置为 0,输出数据寄存器的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 是随机的. 开始时,片选 /CS为高, I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止, DATA OUT呈高阻状态, EOC为 高.使 /CS变低, I/O CLOCK、DATA INPUT使能, DATA OUT脱离高阻状态. 12个时钟信号从 I/O CLOCK端依次加入,随着时钟信号的加入,控制字从 DATA INPUT一位一位地在时钟信号 的上升沿时被送入 TLC2543 (高位先送入 ), 同时上一周期转换的 A /D数据, 即输出数据寄存 器中的数据从 DATA OUT一位一位地移出. TLC2543收到第 4个时钟信号后,通道号也已收到, 此时 TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样, 并保持到第 12个时钟的下降沿. 在第 12个 时钟下降沿, EOC变低,开始对本次采样的模拟量进行 A /D转换,转换时间约需 10 �s,转换完 成后 EOC变高,转换的数据在输出数据寄存器中,待下一个工作周期输出.此后, 可以进行新的 工作周期. 对 TLC2543的操作,关键是理清接口时序图和寄存器的使用方式. TLC2543的接口时序图 如图 2所示. 图 2是 TLC2543在片选信号使能的前提下, 使用 12 b it模式的接口时序图.从图中可看出, 在片选信号 ( /CS)有效的情况下,首先要根据 A /D转换的功能需要配置要输入的数据.需要注 意的是,在读数据的同时, TLC2543将上一次转换的数据从数据输出口伴随输入时钟输出.为了 提高 A /D采样的速率, 可以采用在设置本次采样的同时, 将上次 AD采样的值读出的办法. 3� TLC2543与 89C51单片机的接口示意图与程序 89C51单片机没有 SPI接口,为了与 TLC2543接口可以用软件功能来实现 SPI接口, 其硬 件接口如图 3所示. 单片机通过编程产生串行时钟, 即由 CLK先高后低的转变提供串行时钟; 并按时序发送与 接收数据位,完成通道方式 /通道数据的写入和转换结果的读出;用累加器和带进位的左循环移 119 广东工业大学学报 第 23卷 图 2� M SB在前、用 /CS控制的 12 b it模式时序图 图 3� TLC2543与 89C51单片机的接口原理图 位指令来合成 SPI功能; R2暂存 高 8 b i,t R3暂存低 4 b i.t本程序选 择 12 bit输出数据长度, 高位导 前. TLC2543在每次 I /O周期读 取的数据都是上次转移的结果, 当前的转换结果在下一个 I/O周 期中被串行移出. 第一次读数由 于内部调整, 读取的转换结果可 能不准确,应丢弃. 程序如下: SAMPLE: MOV R0, # 30H ;数据缓冲区首地址 30H→R0 MOV R1, # 00000000B ; 0通道方式 /通道数据 ACALL RD_AD ;第一次读取的转换结果可能不准确,丢弃 MOV R1, # 00010000B ; 1通道方式 /通道数据 ACALL RD_AD ;送 1通道方式 /通道数据并读第 0通道转换结果 MOV @ R0, R2 ;转换结果存放到数据缓冲区 INC R0 MOV @ R0, R3 INC R0 ��� ;其它通道操作方式类推 MOV R1, # 10110000B ; 11通道方式 /通道数据 ACALL RD_AD ;送 11通道方式 /通道数据并读第 10通道转换结果 MOV @ R0, R2 ;转换结果存放到数据缓冲区 INC R0 MOV @ R0, R3 INC R0 RET 120 第 3期 夏益民,等: AD芯片 TLC2543与 51系列单片机的接口设计 RD_AD: CLR CLK ;清 I /O时钟 SETB CS ;设置片选为高 CLR CS ;设置片选为低 MOV R4, # 08 ;先读高 8 b it MOV A, R1 ;把方式 /通道控制字放到 A LOOP1: MOV C, DOUT ;读转换结果 RLC A ; A寄存器左移,移入结果数据位,移出方式 /通道控制位 MOV DIN, C ;输出方式 /通道位 SETB CLK ;设置 I /O时钟为高 CLR CLK ;清 I /O时钟 DJNZ R4, LOOP1 ; R4不为 0, 则返回 LOOP1 MOV R2, A ;转换结果的高 8 b it放到 R2中 MOV A, # 00H ;复位 A寄存器 MOV R4, # 04 ;再读低 4 b it LOOP2: MOV C, DOUT ;读转换结果 RLC A ; A寄存器左移,移入结果数据位 SETB CLK ;设置 I /O时钟为高 CLR CLK ;清 I /O时钟 DJNZ R4, LOOP2 ; R4不为 0, 则返回 LOOP2 MOV R3, A ;转换结果的低 4 b it放到 R3中 SETB CS ;设置片选为高 RET 参考文献: [ 1]武汉力源电子股份有限公司. TLC2543模数转换器数据 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 及应用笔记 [ G ]. 武汉:武汉力源电子股份有限 公司, 1999. [ 2]马明建, 周长城.数据采集与处理 [M ]. 西安:西安交通大学出版社, 1998. [ 3]何立民. MCS- 51单片机应用系统 [M ] .北京: 北京航空航天大学出版社, 1999. The Interface Design of TLC2543 andMCS-51SCM XIA Y -im in, XIE Yun, LIU B ing-ru ( F acu lty of Automa tion, Guangdong Un iv ers ity o f Techno logy, Guang zhou 510006, Ch ina) Abstract: Th is paper introduces the configuration, ma in characteristic, w ork principle and program po int of 12 bitADC TLC2543 wh ich has 11 inputs. It discusses the interface means of TLC2543 and MCS-51 SCM, C omposes the SPI operation by so ftw are, and lists the interface circuit and SCM assemb- ler o fTLC2543 andMCS-51 SCM. Key words: TLC2543; SCM; interface 121