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单片机与串行AD转换器TLC0834的接口设计

时间：2023-02-20 23:43:26 电子通信论文我要投稿

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摘要：TLC0834是TI公司生产的八位逐次逼近模数转换器，具有输入可配置的多通道多路器和串行输入方式。文中以AT89C51 CPU为核心，采用LTC0834八位串行A/D转换器设计了一个可将模拟信号转换为数字信号的电路。

关键词：单片机 A/D转换器 TLC0834

单片机控制系统通常要用到Ａ／Ｄ转换。根据输出的信号格式，比较常用的Ａ／Ｄ转换方式可分为并行Ａ／Ｄ和串行Ａ／Ｄ。并行方式一般在转换后可直接接收，但芯片的引脚比较多；串行方式所用芯片引脚少，封装小，在ＰＣＢ板上占用的空间也小，但需要软件处理才能得到所需要的数据。

图1 TLC0834的工作时序图

１　ＴＬＣ０８３４简介

１．１ＴＬＣ０８３４的主要特点

ＴＬＣ０８３４是ＴＩ公司生产的８位逐次逼近模数转换器?具有输入可配置的多通道多路器和串形输入输出方式。其多路器可由软件配置为单端或差分输入，也可以配置为伪差分输入。另外，其输入基准电压大小可以调整。在全８位分辨率下，它允许任意小的模拟电压编码间隔。由于ＴＬＣ０８３４采用的是串行输入结构，因此封装体积小，可节省５１系列单片机Ｉ／Ｏ资源，价格也较适中。其主要特点如下：

● ８位分辨率；(范文先生网www.fwsir.com收集整理)

● 易于和微处理器接口或独立使用；

● 可满量程工作；

● 可用地址逻辑多路器选通４输入通道；

● 单５Ｖ供电，输入范围为０～５Ｖ；

● 输入和输出与ＴＴＬ、ＣＭＯＳ电平兼容；

● 时钟频率为２５０ｋＨｚ时，其转换时间为３２μｓ；

● 可以和美国国家半导体公司的ＡＤＣ０８３４和ＡＤＣ０８３８进行替换，但它内部不带齐纳稳压器网络；

● 总调整误差为±１ＬＳＢ。

１．２工作特点

ＴＬＣ０８３４可通过和控制处理器相连的串行数据链路来传送控制命令，因而?可用软件对通道进行选择和输入端进行配置，其控制逻辑表如表１所列。

表1 TLC0834多路器的控制逻辑表

多路器地址通道号 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     +
             +
         +
                 +

输入配置可在多路器寻址时序中进行。多路器地址可通过ＤＩ端移入转换器。多路器地址选择模拟输入通道可决定输入是单端输入还是差分输入。当输入是差分时，应分配输入通道的极性，并应将差分输入分配到相邻的输入通道对中。例如通道０和通道１可被选为一对差分输入。另外，在选择差分输入方式时，极性也可以选择。一对输入通道的两个输入端的任何一个都可以作为正极或负极。

通常ＴＬＣ０８３４在输出以最高位（ＭＳＢ）开头的数据流后，会以最低位（ＬＳＢ）开头重输出一遍（前面的数据流）。其工作时序如图１所示。

１．３引脚功能

ＴＬＣ０８３４的引脚排列如图２所示，其中ＣＨ０～ＣＨ３为模拟输入端；ＣＳ为片选端；ＤＩ为串行数据输入，该端仅在多路器寻址时（ＭＵＸＳｅｔｔｌｉｎｇＴｉｍｅ）才被检测；ＤＯ为Ａ／Ｄ转换结果的三态串行输出端；ＣＬＫ为时钟；ＳＡＲＳ为转换状态输出端，该端为高电平时，表示转换正在进行，为低电平则表示转换完成；ＲＥＦ为参考电压输入端；ＶＣＣ为电源；ＤＧＴＬＧＮＤ为数字地，ＡＮＧＬＧＮＤ为模拟地。

２　与单片机的接口电路设计

ＴＬＣ０８３４与８９Ｃ５１单片机的硬件接口电路的电路原理如图３所示。图中，单片机的Ｐ１．７接ＴＬＣ０８３４的片选信号，Ｐ１．６用于产生Ａ／Ｄ转换的时钟，Ｐ１．５为一个双向Ｉ／Ｏ口位，可用于对模拟输入进行配置及输出转换所得的数据。在这里，模拟信号以单端方式输入，参考电压为５Ｖ，即Ａ／Ｄ模拟量的输入范围为０～５Ｖ。

３　单片机的软件设计

该系统在工作时，单片机将通过编程产生串行时钟，并按时序发送与接收数据位，以完成通道方式／通道数据的写入和转换结果的读出。篇幅有限，现以通道０单端输入模拟信号为例，给出Ａ／Ｄ转换的程序：

ＣＬＲＰ１．６；清时钟

ＣＬＲＰ１．５

ＳＥＴＢＰ１．７；置片选为高

ＣＬＲＰ１．７；置片选为低

ＳＥＴＢＰ１．５ ?１ＳｔａｒｔＢｉｔ

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＳＥＴＢＰ１．５ ?１

ＳＥＴＢＰ１．６

ＣＬＲＰ１．６

ＣＬＲＰ１．５ ?０