標(biāo)題: A D芯 片 T L C 2 5 4 3 與 5 1 系 列 單 片 機 的接 口設(shè) 計 [打印本頁]

作者: 梁榮欣1234    時間: 2015-11-27 17:02
標(biāo)題: A D芯 片 T L C 2 5 4 3 與 5 1 系 列 單 片 機 的接 口設(shè) 計
A D芯 片 T L C 2 5 4 3 與 5   1 系 列 單 片 機 的接 口設(shè) 計
在單片機 開發(fā)中, 很多都要涉及到將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 , 因此使用 A D C的場合很多. 選
擇一款合適的 A D C芯片就顯得尤為重要 . 由于 5 1 單片   6 『 L 往: , 莊要控制 比較多 的 I / O口, 因此使
用并行 A D C會限制系統(tǒng) L / O口功能的擴展 , 采用串行 A D C比較適合那些低速采樣而控制管腳
又 比較 多 的系統(tǒng) .
T L C 2 5 4 3 是有 l 1 個輸入端的 1 2   b i t 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 , 具: 有 轉(zhuǎn)換快、 穩(wěn)定性好 、 與微處理器接口簡
單 、 價格低等優(yōu)點. 由于它帶有串行外設(shè)接 口( S P I ) , 而 5 1 系列單片機沒有 S P I , 因此研究它與單
片機 的接 口非 常有 意義 .
1   T L C 2 5 4 3的特點及 引腳
T L C 2 5 4 3 是 1 2   b i t 串行 A / D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 5 1 系列單片機 的 I / O資源. 其特點有 :
1 )1 2   b i t 分辨率 A / D轉(zhuǎn)換器 ;
2 )在工作溫度范圍內(nèi) 1 0  s 轉(zhuǎn)換時間;
3 )1 1 個模擬輸入通道 ;
4 ) 3路內(nèi)置 自測試方式 ;
5 )采樣 率 為 6 6   k b / s ;
6 )線性 誤 差 + 1 L S B ( m a x ) ;
7 )有轉(zhuǎn)換結(jié)束( E O C ) 輸 出;
8 )具有單 、 雙極性輸出;
9 )可 編程 的 M S B或 L S B前 導(dǎo) ;
1 0 )可編程的輸出數(shù)據(jù)長度.
T L C 2 5 4 3的引腳 排列 如 圖 1 所 示.
收稿 日 期 : 2 0 0 5 - 0 8 - 3 1
作 者簡 介 : 夏益 民( 1 9 8 0 一 ) , 女 , 助教 , 主要研究方向為嵌入式 系統(tǒng) 、 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)等.

第 3 期  夏益 民, 等 : A D芯 片 T L C 2 5 4 3 與 5 1 系列單片機的接 E l 設(shè) 計  1 1 9
圖 l中 A I N 0 一 A I N 1 0為模擬輸入端 ; / C S 為片選端 ; D I N為串行數(shù)
據(jù)輸入端 ; D O U T為 A / D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸 出端 ; E O C為轉(zhuǎn)換結(jié)束
端 ; C L K為 I / O時鐘 ; R E F+ 為正基準 電壓端 ; R E F一 為負基準電壓端 ;
V C C為 電源 ; G N D為 地.
2   T L C 2 5 4 3的使用方法
2 . 1 控 制字 的格 式
丁1 、 _ 廠
2   1 9
3   1 8
4   1 7
5   1 6
6   1 5
7   1 4
8   1 3
9   1 2
l O   1 1
圖 1   T L C 2 5 4 3 管腳圖
控制字 為從 D A T E   I N P U T端 串行 輸 入 的 8   b i t 數(shù) 據(jù), 它 規(guī)定 了
T L C 2 5 4 3 要轉(zhuǎn)換的模擬量通道、 轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)長度 以及輸出數(shù)據(jù) 的格式. 其 中高 4   b i t ( D 7

D 4 ) 決定通道號, 對于 O通道至 l O 通道 , 該 4 b i t 為 0 0 0 0— 1 0 1 0 H, 當(dāng)為 1 0 1 l — l 1 0 1 時, 用于對
T L C 2 5 4 3 的 自 檢 , 分別測試(   + +   ) / 2 、   “、   的值 , 當(dāng)為 l l l O時, T L C 2 5 4 3 進入休眠狀
態(tài). 低 4   b i t 決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式 , 其 中 D 3 、 D 2 決定輸 出數(shù)據(jù)長度 , O l 表示輸 出數(shù)據(jù)長度為
8   b i t , l 1 表示輸 出數(shù)據(jù)長度為 l 6   b i t , 其他為 l 2   b i t . D l 決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送 出, 還是低位先
送出, 為 0表示高位先送 出. D O 決定輸 出數(shù)據(jù)是單極性 ( 二進制 ) 還是雙極性 ( 2的補碼 ) , 若 為
單極性 , 該位為 O , 反之為 1 .
2 . 2 轉(zhuǎn) 換過 程
上電后, 片選/ C S 必須從高到低 , 才能開始一次工作周期 , 此時 E O C 為高, 輸人數(shù)據(jù)寄存器
被置為 O , 輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是隨機的.
開始時 , 片選/ C S 為高 , I / 0   C L O C K 、 D A T A   I N P U T被禁止 , D A T A   O U T呈高阻狀態(tài), E O C為
高. 使 / c s 變低 , I / O   C L O C K 、 D A T A   I N P U T 使能, D A T A   O U T 脫離高阻狀 態(tài). 1 2 個時鐘信號從
I / O   C L O C K端依 次加入 , 隨著時鐘信號的加入 , 控制字從 D A T A   I N P U T 一位一位地在 時鐘信號
的上升沿時被送人 T L C 2 5 4 3( 高位先送人) , 同時上一周期 轉(zhuǎn)換 的 A / D數(shù)據(jù) , 即輸 出數(shù)據(jù)寄存
器 中的 數(shù)據(jù)從 D A T A   O U T 一位一位地移出. T L C 2 5 4 3 收到第 4 個時鐘信號后, 通道號也已收到 ,
此時 T L C 2 5 4 3 開始對選定通道 的 模擬量進行采樣 , 并保持到第 l 2 個時鐘的下降沿. 在第 l 2 個
時鐘下降沿 , E O C變低 , 開始對本次采樣的模擬量進行 A . / D轉(zhuǎn)換, 轉(zhuǎn)換 時間約需 l 0   , 轉(zhuǎn)換完
成后 E O C 變高, 轉(zhuǎn)換的 數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中, 待下一個工作周期輸出. 此后 , 可 以 進行新的
工作周期.
對 T L C 2 5 4 3的操作 , 關(guān)鍵是理清接 口時序圖和寄存器 的使用方式. T L C 2 5 4 3的接 口時序圖
如 圖 2 所 示 .
圖 2 是 T L C 2 5 4 3 在片選信號使能的前提下 , 使用 l 2   b i t 模式的接 口 時序 圖. 從 圖中可看出,
在片選信號( / C S ) 有效的情況下 , 首先要根據(jù) A / D轉(zhuǎn)換的功能需要配置要輸入 的數(shù)據(jù). 需要注
意的是 , 在讀數(shù)據(jù)的同時 , T L C 2 5 4 3 將上一次轉(zhuǎn)換的 數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)輸出口 伴隨輸入時鐘輸 出. 為了
提高 A / D采樣的速率, 可以 采用在設(shè)置本次采樣的同時, 將上次 A D采樣的值讀出的辦法.
3   T L C 2 5 4 3與 8 9 C 5 1 單片機的接 口示意 圖與程序
8 9 C 5 1 單片機沒有 S P I 接 口, 為了與 T L C 2 5 4 3接 口可 以用軟件功能來實現(xiàn) S P I 接 口, 其硬
件接 口如 圖 3 所 示 .
單片機通過編程產(chǎn)生串行時鐘 , 即由 C L K先高后低的轉(zhuǎn)變提供串行 時鐘 ; 并按時序發(fā)送與
接收數(shù)據(jù)位 , 完成通道方式/ 通道數(shù)據(jù) 的寫入和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出; 用累加器和帶進位 的左循環(huán)移

1 2 0   廣東 工業(yè) 大學(xué)學(xué)報  第 2 3卷
EOC
初 始化
圖 2  M S B在前、 用/ C S 控制 的 1 2   模式 時序圖
位指令來合成 S P I 功能 ; R 2 暫存
高 8   b i t , R 3暫存低 4   b i t . 本程序選
擇 l 2   b i t 輸 出數(shù) 據(jù) 長度 , 高位 導(dǎo)
前.
T L C 2 5 4 3在每次 I / O周期讀
取的數(shù)據(jù)都 是上次轉(zhuǎn)移 的結(jié) 果 ,
當(dāng)前的轉(zhuǎn)換結(jié)果在下一個 I / O周
期 中被 串 行 移 出. 第 一 次 讀 數(shù) 由
于內(nèi)部 調(diào)整 , 讀 取的轉(zhuǎn)換結(jié) 果可
能不 準確 , 應(yīng) 丟 棄 .
程序如下 :
S AMP L E :   MO V
M0V
AC AI 工
MOV
ACAI
MO V
I N C
MO V
I N C
R0.# 3 0 H
R1. 幫X) 0 O 0 o 0 O B
RD   AD
R1.  0 o 0 1 0 0 o 0 B
RD— A D
@ R 0. R2
R 0
@ R 0. R 3
R0
MOV   R1 . # 1 0 1   1 O 0 o 0 B
AC AI 工  R D  AD
MOV   @ R 0. R2
I NC   R 0
MOV   @ R 0. R 3
I NC   R 0
RE T





A / D 轉(zhuǎn)換間 隔  初 始化
圖 3   T L C 2 5 4 3 與 8 9 C 5 1 單片機的接 口原理 圖
; 數(shù)據(jù)緩 沖區(qū)首地址 3 0 H - - * R 0
; 0通道方式/ 通道數(shù)據(jù)
; 第一次讀取 的轉(zhuǎn)換 結(jié)果可能不準確 , 丟棄
; 1 通道方式/ 通道數(shù)據(jù)
; 送 1 通道方式/ 通道數(shù)據(jù)并讀第 0 通道轉(zhuǎn)換結(jié)果
; 轉(zhuǎn)換結(jié)果存 放到數(shù)據(jù)緩沖 區(qū)
; 其它通道 操作方式類推
; 1 1 通道 方式/ N道數(shù)據(jù)
; 送 1 1 通道方式/ . 商首 擻據(jù) 并讀 第 l 0 通道轉(zhuǎn)拶   士 果
; 轉(zhuǎn)換結(jié)果存 放到數(shù)據(jù)緩沖 區(qū)

篁   夏 益 民 , 等 : A D 芯 片 T L C 2 5 4 3 與 5 1 系 列 單 片 機 的 接 口 設(shè) 計   1 2 1
RD _ AD:
L OOP 2:
CL R   C L K
S E  I B  C S
C I   C S
MOV   R 4.   0 8
MO V  A .R1
MOV   C. DOUT
RL C   A
MOV  DI N. C
S E T B   C L K
CL R   C L K
D J N Z   R 4 . L O O P I
MOV   R 2. A
MOV   A .   ) 0 H
MOV   R 4. # 0 4
MOV   C. D OUT
RL C   A
S E TB   C LK
CL R  C LK
D J N Z   R 4. L O O P 2
MOV  R 3. A
S E T B   C S
RE T
; 清 I / O時鐘
; 設(shè)置片選為 高
; 設(shè)置片選為低
; 先讀高 8   b i t
; 把方式/ 通道控 制字放 到 A
; 讀轉(zhuǎn)換結(jié)果
; A寄存器左移, 移人結(jié)果數(shù)據(jù)位, 移出方式/ 通道控制位
; 輸 出方式/ 通道位
; 設(shè) 置 I / O時鐘為高
; 清 I / O時鐘
; R 4不為 0 , 則返 回 L O O P I
; 轉(zhuǎn)換結(jié)果 的高 8   b i t 放到 R 2中
; 復(fù)位 A寄存 器
; 再讀低 4   b i t
; 讀轉(zhuǎn)換結(jié)果
; A寄存器左移 , 移入結(jié)果 數(shù)據(jù) 位
; 設(shè)置 I / O時鐘為高
; 清 I / O時鐘
; R 4 不 為 0 , 則返 回 L O O P 2
; 轉(zhuǎn)換結(jié)果 的低 4   b i t 放到 R 3中
; 設(shè) 置片選 為高
參 考 文獻 :
[ 1 ] 武漢力源 電子股 份有 限公 司. T L C 2 5 4 3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊及應(yīng)用筆記 [ G ] . 武 漢 : 武漢力 源 電子股 份有限
公 司, 1 9 9 9 .
[ 2   3 馬 明建 , 周 長城 . 數(shù)據(jù)采集與處理 [ M] . 西安 : 西安交通大學(xué) 出版社 。 1 9 9 8 .
[ 3 ] 何立 民. M C S 一 5 1 單片機應(yīng)用 系統(tǒng)[ M] . 北京 : 北京航空航天 大學(xué) 出版社 。 1 9 9 9





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