串行AD轉換器TLC2543與51單片機的接口設計

　　TLC2543是11個(gè)輸入端的12位模數轉換器，具有轉換快、穩定性好、與微處理器接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，應用前景好。由于它帶有串行外設接口(SPI，Seri－al PeripheralInterface)，而51系列單片機沒(méi)有SPI，因此研究它與51單片機的接口就非常有意義。

1　TLC2543的引腳及功能
　　TLC2543是12位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近模數轉換器，有多種封裝形式，其中DB、DW或N封裝的管腳圖見(jiàn)圖1。引腳的功能簡(jiǎn)要分類(lèi)說(shuō)明如下。

I/OCLOCK：控制輸入輸出的時(shí)鐘，由外部輸入?！　?BR> DATAINPUT：控制字輸入端，用于選擇轉換及輸出數據格式。
　　DATAOUT：A/D轉換結果的輸出端。

2　TLC2543的使用方法
2．1　控制字的格式
　　控制字為從DATAINPUT端串行輸入的8位數據，它規定了TLC2543要轉換的模擬量通道、轉換后的輸出數據長(cháng)度、輸出數據的格式。其中高4位(D7～D4)決定通道號，對于0通道至10通道，該4位分別為0000～1010H，當為1011～1101時(shí)，用于對TLC2543的自檢，分別測試(V_REF＋＋V_REF－)/2、V_REF－、V_REF＋的值，當為1110時(shí)，TLC2543進(jìn)入休眠狀態(tài)。低4位決定輸出數據長(cháng)度及格式，其中D3、D2決定輸出數據長(cháng)度，01表示輸出數據長(cháng)度為8位，11表示輸出數據長(cháng)度為16位，其他為12位。D1決定輸出數據是高位先送出，還是低位先送出，為0表示高位先送出。D0決定輸出數據是單極性(二進(jìn)制)還是雙極性(2的補碼)，若為單極性，該位為0，反之為1。

2．2　轉換過(guò)程
　　上電后，片選CS必須從高到低，才能開(kāi)始一次工作周期，此時(shí)EOC為高，輸入數據寄存器被置為0，輸出數據寄存器的內容是隨機的。

開(kāi)始時(shí)，CS片選為高，I/O CLOCK、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(gè)時(shí)鐘信號從I/OCLOCK端依次加入，隨著(zhù)時(shí)鐘信號的加入，控制字從DATAINPUT一位一位地在時(shí)鐘信號的上升沿時(shí)被送入TLC2543(高位先送入)，同時(shí)上一周期轉換的A/D數據，即輸出數據寄存器中的數據從DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第4個(gè)時(shí)鐘信號后，通道號也已收到，此時(shí)TLC2543開(kāi)始對選定通道的模擬量進(jìn)行采樣，并保持到第12個(gè)時(shí)鐘的下降沿。在第12個(gè)時(shí)鐘下降沿，EOC變低，開(kāi)始對本次采樣的模擬量進(jìn)行A/D轉換，轉換時(shí)間約需10μs，轉換完成后EOC變高，轉換的數據在輸出數據寄存器中，待下一個(gè)工作周期輸出。此后，可以進(jìn)行新的工作周期。

3　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(méi)有SPI接口，為了與TLC2543接口，可以用軟件功能來(lái)實(shí)現SPI的功能，其硬件接口如圖2所示。本示例采用延時(shí)進(jìn)行采集，故省去了EOC引腳的接口。

　　下面是采用C51編寫(xiě)的A/D轉換程序。其中port是待采集的模擬量通道號，ad_data是采樣值。delay()是延時(shí)函數，大約為20微秒。