TLC2543串行AD转换器内部原理
TLC2543串行A/D转换器
模块采用TI公司的TLC2543 12位串行A/D转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机I/O资源,且价格适中。其特点有: (1)12位分辨率A/D转换器;
(2)在工作温度范围内10μs转换时间;
(3)11个模拟输入通道;
(4)3路内置自测试方式;
(5)采样率为66kbps;
(6)线性误差+1LSB(max)
(7)有转换结束(EOC)输出;
(8)具有单、双极性输出;
(9)可编程的MSB或LSB前导;
(10)可编程的输出数据长度。
TLC2543的引脚排列如图1所示。图1中AIN0,AIN10为模拟输入端;
为片选端;DIN 为串行数据输入端;DOUT为A/D转换结果的三态串行输出端;EOC为转换结束端;CLK为I/O时钟;REF+为正基准电压端;REF-为负基准电压端;V为电源;GND为地 CC
TLC2543的使用方法
2(1 控制字的
格式
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控制字为从DATAINPUT端串行输入的8位数据,它规定了TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度、输出数据的格式。其中高4位(D7,D4)决定通道号,对于0通道至10通道,该4位分别为0000,1010H,当为1011,1101时,用于对TLC2543的自检,分别测试(V,,V,)/2、V,、V,的REFREFREFREF
值,当为1110时,TLC2543进入休眠状态。低4位决定输出数据长度及格式,其中D3、D2决定输出数据长度,01
表
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示输出数据长度为8位,11表示输出数据长度为16位,其他为12位。D1决定输出数据是高位先送出,还是低位先送出,为0表示高位先送出。D0决定输出数据是单极性(二进制)还是双极性(2的补码),若为单极性,该位为0,反之为1。
2(2 转换过程
上电后,片选CS必须从高到低,才能开始一次工作周期,此时EOC为高,输入数据寄存器被置为0,输出数据寄存器的内容是随机的。
开始时,CS片选为高,I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止,DATA OUT 呈高阻状,EOC为高。使CS变低,I/OCLOCK、DATAINPUT使能,DATAOUT脱离高阻状态。12个时钟信号从I/OCLOCK端依次加入,随着时钟信号的加入,控制字从DATAINPUT一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入TLC2543(高位先送入),同时上一周期转换的A/D数据,即输出数据寄存器中的数据从DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第4个时钟信号后,通道号也已收到,此时TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样,并保持到第12个时钟的下降沿。在第12个时钟下降沿,EOC变低,开始对本次采样的模拟量进行A/D转换,转换时间约需10μs,转换完成后EOC变高,转换的数据在输出数据寄存器中,待下一个工作周期输出。此后,可以进行新的工作周期。
3 TLC2543与单片机的接口和采集程序
目前使用的51系列单片机没有SPI接口,为了与TLC2543接口,可以用软件功能来实现SPI的功能,其硬件接口如图2所示。本示例采用延时进行采集,故省去了EOC引脚的接口。