12位帶隔離輸入通道

1、 目錄1 .引 言2.模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)2.1.1主要技術(shù)指標(biāo)： 2.1.2輸入通道的構(gòu)成器件： 多路模擬開關(guān)前置放大器采樣保持器2.4.1數(shù)據(jù)采樣定理 2.4.2采樣保持器2.5.隔離技術(shù)2.6 A/D轉(zhuǎn)換器2.6.1工作原理與性能指標(biāo)2.6.2應(yīng)用TLC2543應(yīng)注意的幾個(gè)問題3傳輸方式分析 傳輸方式的選擇電平轉(zhuǎn)換芯片選擇3.4 80C51引腳圖管腳圖及各引腳功能介紹TIC2543跟8051單片機(jī)構(gòu)成的通道如下圖：仿真軟件Protues概述通信程序7.12位帶隔離輸入通道設(shè)計(jì)圖 結(jié)論參考文獻(xiàn)2.1222.32.42333345667899121414141618192022232

2、41 .引言模擬輸入通道的任務(wù)是把被控對(duì)象的過程參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位、 重量等模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接收的數(shù)字量信號(hào)。 模擬輸入通道系統(tǒng)，從 嚴(yán)格的意義上來說，應(yīng)該是用計(jì)算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)或巡回檢測(cè)， 并且 能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)行存儲(chǔ)、處理、分析計(jì)算以及從檢測(cè)的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供 顯示、記錄、打印或描繪的系統(tǒng)。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱a/d轉(zhuǎn)換器或 adc,a nalog to digital con verier ）。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是連接模擬和數(shù)字世界的一個(gè)重要接口。A/D轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)實(shí)世界的模擬信號(hào)變換成數(shù)字位流以進(jìn)行處理、傳輸 及其他操作。A/D轉(zhuǎn)

3、換器的選擇是至關(guān)重要的。所選擇的 A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)能確保模擬信號(hào)在數(shù)字位流中被準(zhǔn)確地表示，并提供一個(gè)具有任何必需的數(shù)字信號(hào)處理功 能的平滑接口，這一點(diǎn)很重要。目前的高速A/D轉(zhuǎn)換器已被應(yīng)用于各種儀表、成 像以及通信領(lǐng)域中。對(duì)用戶而言，所有這些應(yīng)用都有著相似的要求，即以較低的 價(jià)格實(shí)現(xiàn)更高的性能。常見應(yīng)用舉例:成像應(yīng)用醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用通常要求取樣速率高于 40MSps的1012位A/D。高端應(yīng)用可 能要求更高的分辨率：1416位。A/D的性能對(duì)于圖像質(zhì)量是至關(guān)重要的。對(duì)于DBF超聲波應(yīng)用而言，其目標(biāo)是以最小的功耗和最低的成本提供最佳的圖像質(zhì)量。儀表應(yīng)用 數(shù)據(jù)采集應(yīng)用需要取樣速率高于 20MSps的14

4、16位A/D。一般而言，儀表應(yīng)用 采用了品種更加繁多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器的選擇對(duì)終端應(yīng)用的依存程度很高。通信應(yīng)用 通信應(yīng)用需要取樣速率高于80MSps的1214位A/D。A/D對(duì)復(fù)雜的波形進(jìn)行數(shù) 字化，這樣，利用一個(gè)DSP或 ADIC就能執(zhí)行解調(diào)操作。通常采用兩個(gè) A/D對(duì)正 交信號(hào)進(jìn)行取樣，以抽取用于處理的I和Q信號(hào)分量。2.模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)12位帶隔離輸入通道2.1.1主要技術(shù)指標(biāo):模擬量通道數(shù)11AD轉(zhuǎn)換分辨率：12位帶隔離模擬信號(hào)的產(chǎn)生與 AD轉(zhuǎn)換器(4)人機(jī)通道的接口電路(5)數(shù)據(jù)傳輸接口電路2.1.2輸入通道的構(gòu)成器件:信號(hào)調(diào)理電路，多路開關(guān)，采樣保持電路

5、，A/D,單片機(jī)，電平轉(zhuǎn)換接口，接收端（單片機(jī)、PC或其它設(shè)備）組成。系統(tǒng)框圖如下圖所示:模擬量輸入通道的一般結(jié)構(gòu)圖2.13信號(hào)調(diào)理電路在模擬量輸入通道中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能引入的各種干擾必須采取相應(yīng)的技術(shù)措 施以保證模/數(shù)轉(zhuǎn)換的精度，所以首先要在通道之前設(shè)置輸入信號(hào)調(diào)理電 路。根據(jù)通道需要，可以采取不同的信號(hào)調(diào)理技術(shù)，如信號(hào)濾波、光電隔離、 電平轉(zhuǎn)換、過電壓保護(hù)、反電壓保護(hù)、電流 /電壓變換等。本節(jié)主要介紹 模擬量輸入通道中常用的電流/電壓變換技術(shù)。在控制系統(tǒng)中，對(duì)被控量的檢測(cè)往往采用各種類型的現(xiàn)場(chǎng)變送器，它們的輸出一般為0 10 mA或4 20 mA的統(tǒng)一電流信號(hào)，對(duì)此需采用電阻分 壓法把現(xiàn)場(chǎng)的電

6、流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， 有兩種變換電路分別是無源I/A 變換電路和有源I/A變換電路。2.2多路模擬開關(guān)由于微機(jī)的工作速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于被測(cè)參數(shù)的變化，因此一臺(tái)微機(jī)系統(tǒng)可供幾 十個(gè)檢測(cè)回路使用，但微機(jī)在某一時(shí)刻只能接收一個(gè)通道的信號(hào)。所以， 必須通過多路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)多選1的操作，將多路輸入信號(hào)依次地切換到 后級(jí)。目前，微機(jī)控制系統(tǒng)使用的多路開關(guān)種類很多，如集成電路芯片 CD4051雙向、單端、8路）、CD4052單向、雙端、4路）、AD7506單向、 單端、16路）等。結(jié)構(gòu)原理：現(xiàn)以常用的 CD4051為例，8路模擬開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理如下圖所CD4051BCIN/OUTTOP VIEW原理圖CD4051

7、CD4051由電平轉(zhuǎn)換、譯碼驅(qū)動(dòng)及開關(guān)電路三部分組成，引腳中的禁止端 很重要。當(dāng)禁止端為“1”時(shí)，前后級(jí)通道斷開，即 S0 - S7端與Sm 端不可能接通；當(dāng)為“ 0”時(shí)，則通道可以被接通，通過改變控制輸入端C、B、A的數(shù)值，就可選通8個(gè)通道S0 - S7中的一路。比如：當(dāng)C B、 A= 000時(shí)，通道S0選通；當(dāng)C、B、A = 001時(shí)，通道S1選通；當(dāng)C、B A = 111時(shí)，通道S7選通。其真值表如下表所示:輸A所廡道INK C B A0 0 0 0so0 0 0 1SI0 0 10S20 0 11S30 10 0S40 10 1S50 110S60 111S71 XXX2.3前置放大器

8、前置放大器的任務(wù)是將模擬輸入小信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換的量程范圍之內(nèi)，如0-5 V DC對(duì)單純的微弱信號(hào)，可用一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)行單端 同相放大或單端反相放大。如圖2-5所示，信號(hào)源的一端若接放大器的正 端為同相放大，同相放大電路的放大倍數(shù)G =1+R2/R1;若信號(hào)源的一端接放大器的負(fù)端為反相放大，反相放大電路的放大倍數(shù)G = R2/R1。當(dāng)然，這兩種電路都是單端放大，所以信號(hào)源的另一端是與放大器 同向放大和反向放大電路但來自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器信號(hào)往往帶有較大的共模干擾， 而單個(gè)運(yùn)放電 路的差動(dòng)輸入端難以起到很好的抑制作用。 因此，A/D通道中的前置放 大器常采用由一組運(yùn)放構(gòu)成的測(cè)量放大器， 也稱儀

9、表放大器，如圖2-6(a) 所示。經(jīng)典的測(cè)量放大器是由三個(gè)運(yùn)放組成的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，測(cè)量放大器的差動(dòng)輸入 端VIN+和VIN-分別是兩個(gè)運(yùn)放A1、A2的同相輸入端，輸入阻抗很高, 而且完全對(duì)稱地直接與被測(cè)信號(hào)相連，因而有著極強(qiáng)的抑制共模干擾能力。2.4采樣保持器當(dāng)某一通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由于A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，如果輸入 信號(hào)變化較快，就會(huì)引起較大的轉(zhuǎn)換誤差。為了保證A/D轉(zhuǎn)換的精度，需 要應(yīng)用采樣保持器。2.4.1數(shù)據(jù)采樣定理把連續(xù)變化的量變成離散量后再進(jìn)行處理的微機(jī)控制系統(tǒng)，稱為離散系統(tǒng) 或采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)。離散系統(tǒng)的采樣形式有周期采樣、多階采樣和隨機(jī)采樣。 應(yīng)用最多的是周期采樣，如圖2-7所

10、示，周期采樣就是以相同的時(shí)間間隔 進(jìn)行采樣，即把一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào) y(t)，按一定的時(shí)間間隔T轉(zhuǎn) 變?yōu)樵谒矔r(shí)0，T，2T,的一連串脈沖序列信號(hào)y*(t)。執(zhí)行采樣動(dòng)作 的裝置叫采樣器或采樣開關(guān)，采樣開關(guān)每次閉合的時(shí)間稱為采樣時(shí)間或采 樣寬度 T ，采樣開關(guān)每次通斷的時(shí)間間隔稱為采樣周期T。在實(shí)際系統(tǒng)中，T 2f ma)。采樣定理給出了 y*(t)唯一地復(fù)現(xiàn)y(t)所必需的最低采樣頻率。實(shí)際應(yīng)用 中，常取 f (5 - 10 ) fmax242采樣保持器采樣保持器是在兩次采樣的間隔時(shí)間內(nèi)，一直保持采樣值不變直到下一個(gè)采 樣時(shí)刻。采樣保持器的組成原理電路與工作波性如圖2-8(a)、(b)所示

11、。采樣保持器由輸入輸出緩沖放大器 A1、A2和采樣開關(guān)S、保持電容CH等組成。采樣期 間，開關(guān)S閉合，輸入電壓VN通過A1對(duì)CH快速充電，輸出電壓VOUTS跟隨VN 變化；保持期間，開關(guān)S斷開，由于A2的輸入阻抗很高，理想情況下電容將保 持CH電壓VC不變，因而輸出電壓VOUTVC也保持恒定。（町原理電路（b）工柞波桂圖工-8采拝保持S在A/D通道中，采樣保持器的采樣與保持狀態(tài)應(yīng)與后級(jí)的 A/D轉(zhuǎn)換相配合： 保持器的采樣期間，不啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換器，一旦進(jìn)入保持期間，立即啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換器，從而保證A/D轉(zhuǎn)換時(shí)的模擬輸入電壓恒定，保證A/D轉(zhuǎn)換的 精度。實(shí)際上保持期間的電容電壓 VC是會(huì)漸漸下降

12、的，因此電容容量的大小決 定采樣保持器的精度。一般選用容量為510 - 1000 pF的聚四氟乙烯等電容器。常用的集成采樣保持器有 LF198/298/398、AD582 AD583等。2.5 .隔離技術(shù)因?yàn)锳/D通道的輸入直接與被控對(duì)象相連，輸入通道與輸入通道相連，所以 很容易通過公共地線引入干擾。 為了克服這些干擾，必須采用隔離技術(shù)，將輸入 與被控對(duì)象（輸出）之間，輸入通道與輸入通道之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。通常采用光 電耦合器，使兩者之間只有光的聯(lián)系，達(dá)到隔離的目的光電耦合器是由發(fā)光二級(jí)管和光敏三極管封裝在同一管殼內(nèi)組成的， 發(fā)光二 極管的輸入和光敏三極管的輸出具有普通三極管的輸入輸出特性， 利

13、用光電耦合 器的線性區(qū)，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)隔離。如下圖所示：模擬信號(hào)隔離的優(yōu)點(diǎn)：只是用少量的光電耦合器，成本低；缺點(diǎn)是調(diào)試?yán)щy, 如果光電耦合器挑選不合適，將會(huì)影響轉(zhuǎn)換精度和線性度。2.6 A/D轉(zhuǎn)換器A/D 轉(zhuǎn)換器能把輸入的模擬電壓變成與它成正比的數(shù)字量，即能把被 控對(duì)象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信息。2.6.1工作原理與性能指標(biāo)A/D轉(zhuǎn)換器從原理上可分為多種，常用的主要有逐位逼近式和雙積分式兩種。1 .逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換原理一個(gè)n位A/D轉(zhuǎn)換器是由n位寄存器、n位D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算比較器、控 制邏輯電路、輸出鎖存器等五部分組成?，F(xiàn)以 4位A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量9 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)100

14、1為例，說明逐位逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理。如下圖所示，當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)作用后，時(shí)鐘信號(hào)在控制邏輯作用下，首先使寄存 器的最高位D3 =1,其余為0,此數(shù)字量1000經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電壓 即VO = 8，送到比較器輸入端與被轉(zhuǎn)換的模擬量VIN = 9進(jìn)行比較，控制邏輯根據(jù)比較器的輸出進(jìn)行判斷。當(dāng)VN VO,則保留D3 = 1 ;再對(duì)下一位D2進(jìn)行比較，同樣先使D2 =1,與上一位D3位一起即1100進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器， 轉(zhuǎn)換為VO = 12再進(jìn)入比較器，與 VN = 9比較，因VIN VO,則使D2 = 0;再下一位D1位也是如此，D1 = 1即1010,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為VO = 10，再與

15、VIN = 9比較，因VN V0,保留D0 = 1。比較完畢， 寄存器中的數(shù)字量1001即為模擬量9的轉(zhuǎn)換結(jié)果，存在輸出鎖存器中等待輸 出。一個(gè)n位A/D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換表達(dá)式是:fr - Vr天 2 %式中 nn位A/D轉(zhuǎn)換器；VR+ VR基準(zhǔn)電壓源的正、負(fù)輸入；VIN 要轉(zhuǎn)換的輸入模擬量；B轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)字量。即當(dāng)基準(zhǔn)電壓源確定之后，n位A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量B與要轉(zhuǎn)換的輸入模擬 量VIN呈正比。3. A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)分辨率分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入信號(hào)變化的敏感程度。分辨率越 高，轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)輸入量微小變化的反應(yīng)越靈敏。通常用數(shù)字量的位數(shù)來表 示，如8位、10位、12位等。分辨

16、率為n,表示它可以對(duì)滿刻度的1/2 n 的變化量作出反應(yīng)。即：分辨率=滿刻度值/2n轉(zhuǎn)換精度A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度可以用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來表示。所謂絕對(duì)誤差，是指對(duì)應(yīng)于一個(gè)給定數(shù)字量 A/D轉(zhuǎn)換器的誤差，其 誤差的大小由實(shí)際模擬量輸入值和理論值之差來度量。 絕對(duì)誤差包括增 益誤差，零點(diǎn)誤差和非線性誤差等。相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差與滿刻度值之比，一般用百分?jǐn)?shù)來表示，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器常用最低有效值的位數(shù) LSB來表示。1LSB = 1/2n例如，對(duì)于一個(gè)8位0 - 5 V的A/D轉(zhuǎn)換器，如果其相對(duì)誤差為 1LSB，則其絕對(duì)誤差為 19.5 mV，相對(duì)百分誤差為0.39%。一般來說, 位數(shù)n越大，其相對(duì)

17、誤差(或絕對(duì)誤差)越小A/D 、D/A轉(zhuǎn)換器是過程及儀器儀表、設(shè)備等檢測(cè)與控制裝置中應(yīng)用比較廣 泛的器件。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，各種高精度、低功耗、可編程、低 成本的A/D轉(zhuǎn)換器不斷推出，使得微機(jī)控制系統(tǒng)的電路更加簡(jiǎn)潔，可靠性更高。TLC2543與外圍電路的連線簡(jiǎn)單，三個(gè)控制輸入端為 CS(片選)、輸入/輸出 時(shí)鐘(I/O CLOCK以及串行數(shù)據(jù)輸入端(DATAINPUT)。片內(nèi)的14通道多路器可以 選擇11個(gè)輸入中的任何一個(gè)或3個(gè)內(nèi)部自測(cè)試電壓中的一個(gè)，采樣一保持是自 動(dòng)的，轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC俞出變高。4. TLC2543的主要特性如下：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)

18、(9)12位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器；在工作溫度范圍內(nèi)10 11 s轉(zhuǎn)換時(shí)間；11個(gè)模擬輸入通道；3路內(nèi)置自測(cè)試方式；采樣率為66kbps；線性誤差+1LSB( maX有轉(zhuǎn)換結(jié)束(EOC輸出；具有單、雙極性輸出；可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；(10)可編程的輸出數(shù)據(jù)長度。TLC2543引腳功能說明如下：AIN0AIN10:模擬輸入端，由內(nèi)部多路器選擇。對(duì) 4.1MHz的I/O CLOCK, 驅(qū)動(dòng)源阻抗必須小于或等于50Q；CS片選端，CS由高到低變化將復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器，并控制和使能 DATAOUT DATA INPUT和I/O CLOCK CS由低到高的變化將在一個(gè)設(shè)置時(shí)間內(nèi)禁止 DATA INPUT和

19、 I/O CLOCKDATANPUT串行數(shù)據(jù)輸入端，串行數(shù)據(jù)以 MS助前導(dǎo)并在I/O CLOCK勺前 4個(gè)上升沿移入4位地址，用來選擇下一個(gè)要轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)或測(cè)試電壓， 之后I/O CLOCK將余下的幾位依次輸入；DATAOUT A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出端，在 CS為高時(shí)，該引腳處于高阻狀態(tài)； 當(dāng)CS為低時(shí)，該引腳由前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 MSBS置成相應(yīng)的邏輯電平；EOC轉(zhuǎn) 換結(jié)束端。在最后的I/O CLOCKS降沿之后，EOC由高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值?轉(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸；VCC GND電源正端、地；RE阡、RE1 :正、負(fù)基準(zhǔn)電壓端。通常 RE阡接VCC RE1接GND最大輸入電壓范圍取

20、決于兩端電壓差；I/O CLOCK時(shí)鐘輸入/輸出端。TLC2543每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送使用16個(gè)時(shí)鐘周期，且在每次傳送周期之間插 入CS的時(shí)序。時(shí)序如圖2所示。在TLC2543的CS變低時(shí)開始轉(zhuǎn)換和傳送過程，I/O CLOCK的前8個(gè)上升沿 將8個(gè)輸入數(shù)據(jù)位鍵入輸入數(shù)據(jù)寄存器，同時(shí)它將前一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的其余11位移出DATAOUT端,在I/O CLOCKS降沿時(shí)數(shù)據(jù)變化。當(dāng)CS為高時(shí)，I/O CLOCK 和DATA INPUT被禁止，DATA OU為高阻態(tài)。由于MC&51系列單片機(jī)不具有SPI或相同能力的接口，為了便于與TLC2543 接口，采用軟件合成SPI操作，為減少數(shù)據(jù)傳送速受微處理器的時(shí)

21、鐘頻率的影響， 盡可能選用較高時(shí)鐘頻率。TLC2543的I/O時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入、片選信號(hào)由 P1.0、P1.1、P1.3提供，轉(zhuǎn)換 結(jié)果由P 1.2 口串行讀出。TLC2543是12位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器,有多封裝種形式,其中DB、DW或 N封裝的管腳圖見圖1。TLQ543有20根引腳,其它封裝形式引腳數(shù)及引腳功能相同。引腳的功能簡(jiǎn)要分類說明如下：(1)電源引腳Vcc , 20腳：正電源端,一般接+ 5V。GND ,10腳：地。REF + , 14腳：正基準(zhǔn)電壓端,一般接+5V。REF - , 13腳:負(fù)基準(zhǔn)電壓端,一般接地?？刂埔_CS , 15腳：片選端,由高到低有效,由外部輸入。EO

22、C, 19腳：轉(zhuǎn)換結(jié)束端,向外部輸出。I/ O CLOCK18腳：控制輸入輸出的時(shí)鐘, 由外部輸入。模擬輸入引腳AIN0AIN10 , 19腳、1112腳：11路模擬輸入端,輸入電壓范圍：0. 3V Vcc + 0. 3V?？刂谱州斎胍_DATA TN PUT ,17腳：控制字輸入端,選擇通道及輸出數(shù)據(jù)格式的控制字由此輸 入。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出引腳DATA OUT ,16腳:A/ D 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出的3態(tài)串行輸出端2.6.2應(yīng)用TLC2543應(yīng)注意的幾個(gè)問題在TLQ543的應(yīng)用中,以下幾個(gè)問題值得注意：1.時(shí)鐘的下降沿,它標(biāo)志TL(2543開始對(duì)本次采樣的模擬量進(jìn)行 A/ D轉(zhuǎn)換, 轉(zhuǎn)換完成后EOC變

23、高,標(biāo)志轉(zhuǎn)換結(jié)束。從理論上講,應(yīng)該通過EOC判斷是否可以 進(jìn)行新的周期以便從TLC2543中取出已轉(zhuǎn)換的A/ D數(shù)據(jù)，但是,正如前面介紹, TLQ543的一次A/ D轉(zhuǎn)換時(shí)間約為10卩s ,而一般情況下,一個(gè)工作周期后,單 片機(jī)的后續(xù)處理工作已大于10卩s ,因此,除非特別需要，一般可以不接EOC2 . 一個(gè)輸入輸出工作周期為12個(gè)時(shí)鐘信號(hào),隨這12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的進(jìn)入, TL(2543的DATAOUT引腳送出的12位數(shù)，為上一個(gè)工作周期的A/ D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)， 而這一數(shù)據(jù)是何通道的采集量,取決于上一工作周期從DATA INPUT引腳送入 TLC2543的控制字的前四位。那么對(duì)于系統(tǒng)上電后第一個(gè)工作周

24、期,從DATAOUT取出的數(shù)據(jù)是沒有意義的。3.控制字的低4位決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式，初始設(shè)定后，一般不要在運(yùn)行 過程中改變，以免數(shù)據(jù)混亂。而在工作周期循環(huán)，若累加器A中數(shù)據(jù)沒有處理好， 容易把非法的控制字帶入TLC2543 ,引起輸出數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤,這一點(diǎn),應(yīng)予特別注 意、0. CS端控制著TLQ543的轉(zhuǎn)換初始化與輸入輸出。本文中 CS端控制轉(zhuǎn)換 過程,CS在輸入輸出數(shù)據(jù)過程必須保持為低,即在輸入12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)期間CS 必須保持00之后,CS端被置高,以便使CS由高到低的變化,而產(chǎn)生下一工作周 期。CS端被置高時(shí),與TLQ543相聯(lián)的其它三線,呈高阻狀態(tài),可為其它線路使 用,硬件設(shè)計(jì)時(shí)，可設(shè)

25、計(jì)為共享線路，軟件編程時(shí)，根據(jù)CS情況決定誰使用這些 線路。.對(duì)于轉(zhuǎn)換結(jié)果用二進(jìn)制方式輸出,當(dāng)輸入電壓等于VREF+時(shí),轉(zhuǎn)換結(jié)果為12個(gè)“1” ,即(1111 1111 1111 ),當(dāng)輸入電壓等于VREF-時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為12 個(gè)“ 0” ,即(0000 0000 0000),當(dāng)輸入電壓等于(VREF+ + VREF- ) /2 時(shí),轉(zhuǎn)換結(jié)果為(1000 0000 0000),供校正參考。12位采集數(shù)據(jù)，對(duì)于8位單片機(jī)， 分放在兩個(gè)內(nèi)存地址中，若是向微機(jī)系統(tǒng)傳送，可以直接發(fā)送，由微機(jī)系統(tǒng)計(jì) 算。若是自身使用，計(jì)算合成后，仍需放兩個(gè)地址。3傳輸方式分析3.1.傳輸方式的選擇串行通信有同步和異步兩

26、種工作方式。方案一：同步方式要求發(fā)送與接受保持嚴(yán)格同步，由于串行傳輸逐位按順序進(jìn)行， 為了約定數(shù)據(jù)是由哪一位開始傳輸， 需設(shè)定同步字符。此方式傳輸速度快，但硬 件復(fù)雜。方案二：異步方式，規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸格式，每個(gè)數(shù)據(jù)均以相同的幀格式傳送，每 幀信息由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶效驗(yàn)位和停止位組成。幀與幀間用高電平分隔開， 但每幀均需附加位，降低了傳輸效率。異步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。對(duì)硬件的要求低，實(shí)現(xiàn)起來比 較簡(jiǎn)單、靈活，適用于數(shù)據(jù)的隨機(jī)發(fā)送/接收，一般適用于509600bps的低速 串行通信。32電平轉(zhuǎn)換芯片選擇RS-232規(guī)定的電平和一般微處理器的邏輯電平不一致，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。方案

27、一：采用MCI488和MCI489芯片的轉(zhuǎn)換接口MCI488和MCI489芯片為早期的RS-232至TTL邏輯電平的轉(zhuǎn)換芯片，需要 12V電壓，并且功耗較大，不適合用于低功耗的系統(tǒng)。方案二：采用MAX232芯片的轉(zhuǎn)換接口MAX23是MAXIM公司的產(chǎn)品，包含兩路驅(qū)動(dòng)器和接收器的 RS-232轉(zhuǎn)換芯片。 芯片內(nèi)部有一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的 +5V電壓轉(zhuǎn)換為RS-232接口所需的 10V電壓，尤其適用于沒有 12V的單電源系統(tǒng)。由于RS-232信號(hào)電平與MSC-51型單片機(jī)信號(hào)電平（TTL電平）不一致，因 此采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須進(jìn)行信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換。RS-232與TTL電平轉(zhuǎn)換芯片 各有

28、特點(diǎn)，此處選用MAXIM公司的MAX232芯片。3.3接口程序設(shè)通道/方式控制字存放在R4中，程序在讀出前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的同時(shí)，將該通道/方式控制字發(fā)送到TLC2543中去，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在相鄰地址的存儲(chǔ)器中。 存儲(chǔ)器地址從30H45H,且高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。ORG 100HSTART MOV SP # 50H ;堆棧指針初始化 MOV P1, # 04H ; P1 口引腳初始化 CLR P 1.0SETB P 1.3ACALL TLC2543ACALL STOREJMP STARTTLC2543:MOV A R4CLR P 1.3;如果A的位1為1,先做低字節(jié)JB ACC.1，LSB數(shù)據(jù)位讀入進(jìn)位位RLC A 輸出方式/通道位;產(chǎn)生I/O時(shí)鐘MSB MOV R5 # 08LOOP1 MOV C P 1.2;MOV P 1.1, C ;SETB P 1.0CLR P 1.0DJNZ R5, LOOP1 ;輸入/輸出另一位 MOV R2 A ;高字節(jié)送入R2MOV A R4JB ACC.1 , RETURNLSB MOV R5 # 08LOOP2 MOV C P 1.2RLC AMOV P 1.1, CSETB P 1.0CLR P 1.0DJNZ R5, LOOP2MOV R3 AMOV A R4JB ACC.1 , MSBRETUR：RETSTORE M