TLC2543是11个输入端的12位模数转换器,具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简单、价格低等优点,应用前景好。由于它带有串行外设接口(SPI,Seri-al PeripheralInterface),而51系列单片机没有SPI,因此研究它与51单片机的接口就非常有意义。
1 TLC2543的引脚及功能
TLC2543是12位开关电容逐次逼近模数转换器,有多种封装形式,其中DB、DW或N封装的管脚图见图1。引脚的功能简要分类说明如下。
I/OCLOCK:控制输入输出的时钟,由外部输入。
DATAINPUT:控制字输入端,用于选择转换及输出数据格式。
DATAOUT:A/D转换结果的输出端。
2 TLC2543的使用方法
2.1 控制字的格式
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(VREF++VREF-)/2、VREF-、VREF+的值,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。