TLC2543是11個輸入端的12位模數轉換器,具有轉換快、穩定性好、與微處理器接口簡單、價格低等優點,應用前景好。由于它帶有串行外設接口(SPI,Seri-alPeripheralInterface),而51系列單片機沒有SPI,因此研究它與51單片機的接口就非常有意義。
TLC2543特點
(1)12位分辨率A/D轉換器;
(2)在工作溫度范圍內10μs轉換時間;
(3)11個模擬輸入通道;
(4)3路內置自測試方式;
(5)采樣率為66kbps;
(6)線性誤差+1LSB(max)
(7)有轉換結束(EOC)輸出;
(8)具有單、雙極性輸出;
(9)可編程的MSB或LSB前導;
(10)可編程的輸出數據長度。
TLC2543引腳功能
1~9、11、12——AIN0~AIN10為模擬輸入端;
15——CS 為片選端;
17——DIN 為串行數據輸入端;(控制字輸入端,用于選擇轉換及輸出數據格式)
16——DOUT為A/D轉換結果的三態串行輸出端;(A/D轉換結果的輸出端。)
19——EOC為轉換結束端;
18——CLK為I/O時鐘;(控制輸入輸出的時鐘,由外部輸入。)
14——REF+為正基準電壓端;
13——REF-為負基準電壓端;
20——VCC為電源;
10——GND為地。
TLC2543的簡要工作過程
TLC2543的工作過程分為兩個周期:I/O周期和轉換周期。
a) I/O周期
I/O周期由外部提供的I/O CLOCK定義,延續8、12或16個時鐘周期,決定于選定的輸出數據長度。器件進入I/O周期后同時進行兩種操作。
在I/O CLOCK的前8個脈沖的上升沿,以MSB前導方式從DATA INPUT端輸入8位數據流到輸入寄存器。其中前4位為模擬通道地址,控制14通道模擬多路器從11個模擬輸入和三個內部測電壓中選通一路送到采樣保持電路,該電路從第4個I/O CLOCK脈沖的下降沿開始對所選信號進行采樣,直到最后一個I/O CLOCK脈沖的下降沿。I/O周期的時鐘脈沖個數與輸出數據長度(位數)同時由輸入數據的D3、D2位選擇為8、12或16。當工作于12或16位時,在前8個時鐘脈沖之后,DATA INPUT無效。
在DATA OUT端串行輸出8、12或16位數據。當CS保持為低時,第一個數據出現在EOC的上升沿。若轉換由CS控制,則第一個輸出數據發生在CS的下降沿。這個數據串是前一次轉換的結果,在第一個輸出數據位之后的每個后續位均由后續的I/O時鐘下降沿輸出。
b) 轉換周期
在I/O周期的最后一個I/O CLOCK下降沿之后,EOC變低,采樣值保持不變,轉換周期開始,片內轉換器對采樣值進行逐次逼近式A/D轉換,其工作由與I/O CLOCK同步的內部時鐘控制。轉換完成后EOC變高,轉換結果鎖存在輸出數據寄存器中,待下一個I/O周期輸出。I/O周期和轉換周期交替進行,從而可減小外部的數字噪聲對轉換精度的影響。
TLC2543的使用方法
3.1 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度、輸出數據的格式。
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,用于對TLC2543的自檢,分別測試(VREF++VREF-)/2、VREF-、VREF+的值,當為1110時,TLC2543進入休眠狀態。低4位決定輸出數據長度及格式,
D3、D2決定輸出數據長度,01表示輸出數據長度為8位,11表示輸出數據長度為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(二進制)還是雙極性(2的補碼),若為單極性,該位為0,反之為1。
3.2 轉換過程
1)上電后,片選CS必須從高到低,才能開始一次工作周期,此時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。
2)開始時,CS片選為高,I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止,DATA OUT 呈高阻狀,EOC為高。
3)使CS變低,I/OCLOCK、DATAINPUT使能,DATAOUT脫離高阻狀態。12個時鐘信號從I/OCLOCK端依次加入,隨著時鐘信號的加入,控制字從DATAINPUT一位一位地在時鐘信號的上升沿時被送入TLC2543(高位先送入),同時上一周期轉換的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(下降沿)。(在cs=0時輸出第一位,其他的在下降沿輸出)
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