單片機(jī)與串行AD轉(zhuǎn)換器TLC0834的接口設(shè)計(jì)

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；

● 可以和美國國家半導(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。

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中。例如通道０和通道１可被選為一對差分輸入。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；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， 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。