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文檔簡介

1、TLC2543引腳、功能及時序中文資料模塊采用TI公司的TLC2543 12位串行A/D轉(zhuǎn)換器,使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構,能夠節(jié)省51系列單片機I/O資源,且價格適中。其特點有:(1)12位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器;(2)在工作溫度范圍內(nèi)10s轉(zhuǎn)換時間(3)11個模擬輸入通道;(4)3路內(nèi)置自測試方式;(5)采樣率為66kbps;(6)線性誤差+1LSB(max)(7)有轉(zhuǎn)換結(jié)束(EOC)輸出;(8)具有單、雙極性輸出;(9)可編程的MSB或LSB前導;(10)可編程的輸出數(shù)據(jù)長度。 TLC2543的引腳排列如圖1所示。圖1中AIN0AIN10為模擬輸入端; 為

2、片選端;DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端;DOUT為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端;EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束端;CLK為I/O時鐘;REF+為正基準電壓端;REF-為負基準電壓端;VCC為電源;GND為地。I/OCLOCK:控制輸入輸出的時鐘,由外部輸入。DATAINPUT:控制字輸入端,用于選擇轉(zhuǎn)換及輸出數(shù)據(jù)格式。DATAOUT:A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出端。TLC2543的使用方法控制字為從DATAINPUT端串行輸入的8位數(shù)據(jù),它規(guī)定了TLC2543要轉(zhuǎn)換的模擬量通道、轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)長度、輸出數(shù)據(jù)的格式。其中高4位(D7D4)決定通道號,對于0通道至10通道,該4位分別為00001010H,當為101111

3、01時,用于對TLC2543的自檢,分別測試(VREFVREF)/2、VREF、VREF的值,當為1110時,TLC2543進入休眠狀態(tài)。低4位決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式,其中D3、D2決定輸出數(shù)據(jù)長度,01表示輸出數(shù)據(jù)長度為8位,11表示輸出數(shù)據(jù)長度為16位,其他為12位。D1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。D0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0,反之為1。轉(zhuǎn)換過程上電后,片選CS必須從高到低,才能開始一次工作周期,此時EOC為高,輸入數(shù)據(jù)寄存器被置為0,輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是隨機的。開始時,CS片選為高,I/O CLOCK、

4、DATA INPUT被禁止,DATA OUT 呈高阻狀,EOC為高。使CS變低,I/OCLOCK、DATAINPUT使能,DATAOUT脫離高阻狀態(tài)。12個時鐘信號從I/OCLOCK端依次加入,隨著時鐘信號的加入,控制字從DATAINPUT一位一位地在時鐘信號的上升沿時被送入TLC2543(高位先送入),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DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第4個時鐘信號后,通道號也已收到,此時TLC2543開始對選定通道的模擬量進行采樣,并保持到第12個時鐘的下降沿。在第12個時鐘下降沿,EOC變低,開始對本次采樣的模擬量進行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換

5、時間約需10s,轉(zhuǎn)換完成后EOC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。TLC2543與單片機的接口和采集程序目前使用的51系列單片機沒有SPI接口,為了與TLC2543接口,可以用軟件功能來實現(xiàn)SPI的功能,其硬件接口如圖2所示。本示例采用延時進行采集,故省去了EOC引腳的接口。TLC2543具有4線制串行接口,分別為片選端(CS),串行時鐘輸入端(I/O CLOCK),串行數(shù)據(jù)輸入端(DATA IN)和串行數(shù)據(jù)輸出端(DATA OUT)。它可以直接與SPI器件進行連接,不需要其他外部邏輯。同時,它還在高達4MHz的串行速率下與主機進行通信。TL

6、C2543除了具有高速的轉(zhuǎn)換速度外,片內(nèi)還集成了,15路多路開關,其中12路為外部模擬量輸入,3路為片內(nèi)自測電壓輸入。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后,EOC引腳變?yōu)楦唠娖剑D(zhuǎn)換過程中由片內(nèi)時鐘系統(tǒng)提供時鐘,無需外部時鐘。在AD轉(zhuǎn)換器空閑期間,可以通過編程方式進入斷電模式,此時器件耗電只有25pA。TLC2543的工作過程如下:首先在8、12或16時鐘周期里向片內(nèi)控制寄存器寫入8位的控制字,控制字中的2位決定時鐘長度,在最后一個時鐘周期的下降沿啟動AD轉(zhuǎn)換過程,經(jīng)過一段轉(zhuǎn)換時間,在隨后的8、12或16個時鐘周期里,從DATA OUT腳讀出數(shù)據(jù)??刂谱值那八奈?D7-D4)代表11個模擬通道的地址;當其為1100-

7、1110時,選擇片內(nèi)檢測電壓;當其為1111時,為軟件選擇的斷電模式,此時,AD轉(zhuǎn)換器的工作電流只有25uA.控制字的第3位和第4位(D3一D2)決定輸出數(shù)據(jù)的長度,01表示輸出數(shù)據(jù)長度為8位;11表示輸出數(shù)據(jù)長度為16位;X1表示輸出數(shù)據(jù)長度為12位,X可以為1或0。控制字的第2位(D1)決定輸出數(shù)據(jù)的格式,0表示高位在前,1表示低位在前。控制字的第1位(D0)決定轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出的格式。當其為0時,為無極性輸出(無符號二進制數(shù)),即模擬電壓為Vnef+,時,轉(zhuǎn)換的結(jié)果為FFFFH;模擬電壓為Vnef-時,轉(zhuǎn)換的結(jié)果為0000H;模擬電壓等于(Vnef+-Vnef-)/2時轉(zhuǎn)換的結(jié)果為8000H

8、。當其為1時,為有極性輸出(有符號二進制數(shù)),即模擬電壓高于(Vnef+-Vnef-)/2時符號位為0;模擬電壓低于(Vnef+-Vnef-)/2時符號位為1;模擬電壓為Vnef+時,轉(zhuǎn)換的結(jié)果為7FFH;模擬電壓為Vnef-時,轉(zhuǎn)換的結(jié)果為800H。模擬電壓為(Vnef+-Vnef-)/2時,轉(zhuǎn)換的結(jié)果為000H。三、工作時序 :以MSB為前導, 用CS進行12個時鐘傳送的工作時序如下圖所示。1.上電時,EOC=“1”,CS=“1”2.使CS下降,前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB即A11位數(shù)據(jù)輸出到Dout供讀數(shù)。3.將輸入控制字的MSB位即C7送到Din,在CS之后tsu=1.425us后,使CLK上

9、升,將Din上的數(shù)據(jù)移入輸入寄存器。4.CLK下降,轉(zhuǎn)換結(jié)果的A10位輸出到Dout供讀數(shù)。5.在第4個CLK下降時,由前4個CLK上升沿移入寄存器的四位通道地址被譯碼,相應模入通道接通,其模入電壓開始時對內(nèi)部開關電容充電。6.第8個CLK上升時,將Din腳的輸入控制字C0位移入輸入寄存器后,Din腳即無效。7.第11個CLK下降,上次AD結(jié)果的最低位A0輸出到Dout供讀數(shù)。至此,I/O數(shù)據(jù)已全部完成,但為實現(xiàn)12位同步,仍用第12個CLK脈沖,且在其第12個CLK下降時,模入通道斷開,EOC下降,本周期設置的AD轉(zhuǎn)換開始,此時使CS上升。8.經(jīng)過時間tconv=10us,轉(zhuǎn)換完畢,EOC上升。

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