A/D轉換器TLC0838在高速公路緊急電話(huà)系統中的應用

A／D轉換轉換器，根據輸出的信號格式，可分為并行A／D和串行A／D。并行方式一般在轉換后可直接讀取數據，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少、封裝小，在PCB板上占用的空間也小，但需要通過(guò)軟件處理才能得到所需要的數據。

TLC0838簡(jiǎn)介

TLC0838的主要特點(diǎn)

TLC0838是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位逐次逼近模數轉換器。具有輸入可配置的多通道多路器和串形輸入輸出方式。這些接口在與微控制器連接時(shí)可以配置成移位寄存器，其多路器可由軟件配置為單端或差分輸入，也可以配置為偽差分輸入。另外，其輸入基準電壓大小可以調整。存全8位分辨率下，它允許任意小的模擬電壓編碼間隔。由于TLc0838采用的是串行輸入結構，因此封裝體積小，可節省51系列單片機I／O資源，價(jià)格也較適中。其種類(lèi)有商業(yè)級別，工作環(huán)境為0℃～+70℃，_T業(yè)級別，工作環(huán)境為－40℃～+85℃。更高的可達－40℃～+125℃。在實(shí)際運用中我們選用的是TL0838I型號，滿(mǎn)足了實(shí)際需要。TLc0838主要特點(diǎn)如下：

(1)8位分辨率；

(2)易于和微處理器接口或獨立使用；

(3)可滿(mǎn)量程工作；

(4)可用地址邏輯多路器選通8輸入通道；

(5)單5V供電，范圍為0～5V：

(6)輸入和輸出與TTL、CMOS電平兼容；

(7)時(shí)鐘頻率為250kHz時(shí)，其轉換時(shí)間為32μs；

(8)總調整誤差為±1LSB。

工作特點(diǎn)

TLC0838可通過(guò)和微控制器相連的串行數據鏈路來(lái)傳送控制命令，在使用前需要對通道進(jìn)行選擇和輸入端進(jìn)行配置，其控制邏輯表如表1所列。

輸人配置可在多路器尋址時(shí)序中進(jìn)行。多路器地址可通過(guò)DI端移人轉換器。多路器地址選擇模擬輸入通道可決定輸入是單端輸入還是差分輸入。當輸入是差分時(shí)，應分配輸入通道的極性，并應將差分輸入分配到相鄰的輸入通道對中。例如通道0和通道1可被選為一對差分輸入。另外，在選擇差分輸入方式時(shí)，極性也可以選擇。一對輸入通道的兩個(gè)輸入端的任何一個(gè)都可以作為正極或負極。

通常TTLC0838在輸出以最高位(MSB)開(kāi)頭的數據流后，會(huì )以最低位(LSB)開(kāi)頭重輸出一遍(前面的數據流)。

引腳功能描述

TLC0838的引腳排列如圖1所示，其中CH0～CH7為模擬輸入端；Cs為片選端；DI為串行數據輸入，該端僅在多路器尋址時(shí)(MUX Settling Time)才被檢測；DO為A／D轉換結果的三態(tài)串行輸出端；CLK為時(shí)鐘；SARS為轉換狀態(tài)輸出端，該端為高電平時(shí)，表示轉換正在進(jìn)行，為低電平則表示轉換完成；REF為參考電壓輸入端；VCC為電源；DGTLGND為數字地，ANGL GND為模擬地，COM公共端；／SE為數據保持，輸出，該端為高電平時(shí)，數據保存在數據線(xiàn)上，該端為低電平時(shí)，數據輸出。

與單片機的接口電路設計

TLC0838與AT89s51單片機的硬件接口電路的電路原理如圖2所示。圖中，單片機的P1.4接TLC0838的片選信號，P1.6用于產(chǎn)生A／D轉換的時(shí)鐘，P1.5為一個(gè)雙向I／O口，可用于對模擬輸入進(jìn)行配置及輸出轉換所得的數據。在這里，模擬信號以單端方式輸入，參考電壓為5V，即A／D模擬量的輸入范圍為0～5V。由于在實(shí)際運用中被檢測信號電壓超過(guò)12v，因此通過(guò)電阻分壓網(wǎng)絡(luò )對被檢測信進(jìn)行分壓，分得電壓為Ui=2.5K／10K+2.5K=1／5VA(以VA為例)。為了保護檢測引腳不被損壞，在輸入引腳處各加一個(gè)4.7v穩壓二極管。圖中電解電容起到濾波作用，能夠濾掉電源線(xiàn)上微小干擾。

由于篇幅有限，圖中只畫(huà)出第0、1通道，模擬輸入接口檢測電路，VA接太陽(yáng)能電壓正極，VB蓄電池電壓正極。其他通道接口電路與此相同。

單片機的軟件設計

工作時(shí)，單片機通過(guò)編程產(chǎn)生串行時(shí)鐘，并按時(shí)序發(fā)送與接收數據位，完成對通道數據的寫(xiě)人設置和轉換結果的讀出。與TLC0838有關(guān)的代碼截取如下：

TLC0838在測量量程為0～5v，十六進(jìn)制表示為OOH—FFH，例如，當測量結果為09AH，根據公式：計算電壓=(9A／FF)*5=3.019v，由于電路上采用了分壓方法，岡此需要將轉換結果*5，經(jīng)換算后出來(lái)的為實(shí)際數值≈15.1V。這個(gè)過(guò)程可在PC上處理。

在緊急電話(huà)系統，通過(guò)單片機I／0引腳與有TLC0838連接，只需3根引腳，該方式在完成模、數轉換功能的前提下省卻了大量外部擴展器件，減少了印刷電路板的面積，同時(shí)也增強了抗干擾能力，降低了硬件成本。