單片機(jī)與串行AD轉(zhuǎn)換器TLC0834的接口設(shè)計(jì)
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關(guān)鍵詞：單片機(jī) A/D轉(zhuǎn)換器 TLC0834
單片機(jī)控制系統(tǒng)通常要用到Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。根據(jù)輸出的信號(hào)格式，比較常用的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換方式可分為并行Ａ／Ｄ和串行Ａ／Ｄ。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接接收，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少，封裝小，在ＰＣＢ板上占用的空間也小，但需要軟件處理才能得到所需要的數(shù)據(jù)。
圖1 TLC0834的工作時(shí)序圖
１ ＴＬＣ０８３４簡(jiǎn)介
１．１ ＴＬＣ０８３４的主要特點(diǎn)
ＴＬＣ０８３４是ＴＩ公司生產(chǎn)的８位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器?具有輸入可配置的多通道多路器和串形輸入輸出方式。其多路器可由軟件配置為單端或差分輸入，也可以配置為偽差分輸入。另外，其輸入基準(zhǔn)電壓大小可以調(diào)整。在全８位分辨率下，它允許任意小的模擬電壓編碼間隔。由于ＴＬＣ０８３４采用的是串行輸入結(jié)構(gòu)，因此封裝體積小，可節(jié)省５１系列單片機(jī)Ｉ／Ｏ資源，價(jià)格也較適中。其主要特點(diǎn)如下：
● ８位分辨率；
● 易于和微處理器接口或獨(dú)立使用；
● 可滿量程工作；
● 可用地址邏輯多路器選通４輸入通道；
● 單５Ｖ供電，輸入范圍為０～５Ｖ；
● 輸入和輸出與ＴＴＬ、ＣＭＯＳ電平兼容；
● 時(shí)鐘頻率為２５０ｋＨｚ時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為３２μｓ；
● 可以和美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的ＡＤＣ０８３４和ＡＤＣ０８３８進(jìn)行替換，但它內(nèi)部不帶齊納穩(wěn)壓器網(wǎng)絡(luò)；
● 總調(diào)整誤差為±１ＬＳＢ。
１．２ 工作特點(diǎn)
ＴＬＣ０８３４可通過和控制處理器相連的串行數(shù)據(jù)鏈路來傳送控制命令，因而?可用軟件對(duì)通道進(jìn)行選擇和輸入端進(jìn)行配置，其控制邏輯表如表１所列。
表1 TLC0834多路器的控制邏輯表
| 多路器地址 | 通 道 號(hào) | ||
| SGL/DIF | ODD/EVEN | SELECT BIT1 |
CH0 CH1 CH2 CH3 |
| L L H H |
L H L H |
L H L H |
+ - + - + - - + |
| H H H H |
L L H H |
L H L H |
+ + + + |
輸入配置可在多路器尋址時(shí)序中進(jìn)行。多路器地址可通過ＤＩ端移入轉(zhuǎn)換器。多路器地址選擇模擬輸入通道可決定輸入是單端輸入還是差分輸入。當(dāng)輸入是差分時(shí)，應(yīng)分配輸入通道的極性，并應(yīng)將差分輸入分配到相鄰的輸入通道對(duì)中。例如通道０和通道１可被選為一對(duì)差分輸入。另外，在選擇差分輸入方式時(shí)，極性也可以選擇。一對(duì)輸入通道的兩個(gè)輸入端的任何一個(gè)都可以作為正極或負(fù)極。
通常ＴＬＣ０８３４在輸出以最高位（ＭＳＢ）開頭的數(shù)據(jù)流后，會(huì)以最低位（ＬＳＢ）開頭重輸出一遍（前面的數(shù)據(jù)流）。其工作時(shí)序如圖１所示。
１．３ 引腳功能
ＴＬＣ０８３４的引腳排列如圖２所示，其中ＣＨ０～ＣＨ３為模擬輸入端； ＣＳ 為片選端；ＤＩ為串行數(shù)據(jù)輸入，該端僅在多路器尋址時(shí)（ＭＵＸ Ｓｅｔｔｌｉｎｇ Ｔｉｍｅ）才被檢測(cè)；ＤＯ為Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；ＣＬＫ為時(shí)鐘；ＳＡＲＳ為轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端，該端為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，為低電平則表示轉(zhuǎn)換完成；ＲＥＦ為參考電壓輸入端；ＶＣＣ為電源；ＤＧＴＬ ＧＮＤ為數(shù)字地，ＡＮＧＬ ＧＮＤ為模擬地。
２ 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)
ＴＬＣ０８３４與８９Ｃ５１單片機(jī)的硬件接口電路的電路原理如圖３所示。圖中，單片機(jī)的Ｐ１．７接ＴＬＣ０８３４的片選信號(hào)， Ｐ１．６用于產(chǎn)生Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘， Ｐ１．５為一個(gè)雙向Ｉ／Ｏ口位，可用于對(duì)模擬輸入進(jìn)行配置及輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。在這里，模擬信號(hào)以單端方式輸入，參考電壓為５Ｖ，即Ａ／Ｄ模擬量的輸入范圍為０～５Ｖ。
３ 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)在工作時(shí)，單片機(jī)將通過編程產(chǎn)生串行時(shí)鐘，并按時(shí)序發(fā)送與接收數(shù)據(jù)位，以完成通道方式／通道數(shù)據(jù)的寫入和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。篇幅有限，現(xiàn)以通道０單端輸入模擬信號(hào)為例，給出Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的程序：
ＣＬＲ Ｐ１．６ ；清時(shí)鐘
ＣＬＲ Ｐ１．５
ＳＥＴＢ Ｐ１．７ ；置片選為高
ＣＬＲ Ｐ１．７ ；置片選為低
ＳＥＴＢ Ｐ１．５ ?１ Ｓｔａｒｔ Ｂｉｔ
ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＳＥＴＢ Ｐ１．５ ?１
ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．５ ?０
ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．５ ?０ ＣＨ０
ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６ ?通道０，單端輸入
ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＳＥＴＢ Ｐ１．５ ?Ｐ１．５由輸出狀態(tài)改
為輸入狀態(tài)
ＬＣＡＬＬ ＡＤＣＯＮＶ
···
···
···
ＡＤＣＯＮＶ： ＭＯＶ Ｒ０?＃０８Ｈ
ＡＤＬＯＰ０： ＭＯＶ Ｃ?Ｐ１．５ ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果
ＲＬＣ Ａ ；累加器Ａ左移，將結(jié)果
逐位移入Ａ中
ＳＴＥＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＤＪＮＺ Ｒ０?ＡＤＬＯＰ０
ＭＯＶ Ｒ０?＃０７Ｈ
ＡＤＬＯＰ１： ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＤＪＮＺ Ｒ０?ＡＤＬＯＰ１
ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＳＥＴＢ Ｐ１．６
ＣＬＲ Ｐ１．６
ＳＥＴＢ Ｐ１．７ ；置片選信號(hào)為高，
結(jié)束一次轉(zhuǎn)換
ＲＥＴ
轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)換算后可轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)顯示出來。如在精度要求較高的場(chǎng)合，可以選用位數(shù)更多的串行Ａ／Ｄ并取高位數(shù)據(jù)。限于篇幅，該部分程序本文不作介紹。
４ 結(jié)論
本文給出的硬件和軟件均經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，并已在某公司的產(chǎn)品上應(yīng)用，其性價(jià)比較高，可大大降低生產(chǎn)成本。
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