TLC2543在仪器仪表中的应用

发布时间:2010-8-5 15:38    发布者:lavida
关键词: TLC2543 , 仪器仪表
1 引言  

TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,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,分辨率较高,因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。

2 TLC2543的特点  

(1)12位分辩率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±1LSBmax;  
(7)有转换结束输出EOC;  
(8)具有单、双极性输出;  
(9)可编程的MSB或LSB前导;  
(10)可编程输出数据长度。  

3 TLC2543的引脚排列及说明  

TLC2543有两种封装形式:DB、DW或N封装以及FN封装,这两种封装的引脚排列如图1,引脚说明见表1。  

  
图1TLC2543的封装  


  
表1TLC2543引脚说明  

4 接口时序  

可以用四种传输方法使TLC2543得到全12位分辩率,每次转换和数据传递可以使用12或16个时钟周期。

一个片选()脉冲要插到每次转换的开始处,或是在转换时序的开始处变化一次后保持为低,直到时序结束。

图2显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期和在每次传递周期之间插入的时序,图3显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期,仅在每次转换序列开始处插入一次时序。  

  
图216时钟传送时序图(使用,MSB在前)  

  
图316时钟传送时序图(不使用,MSB在前)  

5TLC2543在智能仪器仪表中的应用  

TLC2543是12位分辩率,与MAX186在功能上基本相同,但价格比MAX186低得多,因此TLC2543在便携式数据记录仪、医用仪器、电力检测仪表中具有广泛的应用。下面主要讲述TLC2543在电力监控显示屏中的应用。

在电厂和变电站中,电网中的电压电流由于多种原因常常处于波动状态,为了给工作人员提供有效数据,并在超值范围内采取有效措施,监测电网中电压和电流值是非常必要的。该系统主要是采用TLC2543作A/D转换器,把电压和电流值转换成数字信号,GMS90C32作CPU,进行数字信号处理,PS7219作LED显示驱动器,把监测的电压和电流值显示出来,本文主要介绍TLC2543在电力监控显示屏中与单片机GMS90C32的接口部分,包括硬件和软件两部分。  

5.1 硬件  

GMS90C××和GMS97C××系列是LGS公司的51系列单片机,这类单片机都不带SPI或相同的接口能力,为了和TLC2543模数转换器接口,需要用软件来模拟SPI的时序操作。图4是TLC2543和GMS90C××或GMS97C××的接口简图,TLC2543的I/O时钟、数据输入、片选由并行双向I/O口1的引脚P1.0、P1.1、P1.3提供。TLC2543的转换结果数据通过口1的P1.2脚接收,通道选择和方式数据通过口3输入到微控制器。  
  
图4TLC2543和GMS90C32接口  

在设计制作时要注意如下  

三个问题:  

(1)电源去耦  
当使用TLC2543这种12位A/D器件时,每个模拟IC的电源端必须用一个0.1μF的陶瓷电容连接到地,用作去耦电容。在噪声影响较大的环境中,建议每个电源和陶瓷电容端并一个10μF的钽电容,这样能够减小噪声的影响。  

(2)接地  
对模拟器件和数字器件,电源的地线回路必须分开,以防止数字部分的噪声电流通过模拟地回路引入,产生噪声电压,从而对模拟信号产生干扰。所有的地线回路都有一定的阻抗,因此地线要尽可能宽或用地线平面,以减小阻抗,连线应当尽可能短,如果使用开关电源,则开关电源要远离模拟器件。  

(3)电路板布线  
使用TLC2543时一定要注意电路板的布线,电路板的布线要确保数字信号和模拟信号隔开,模拟线和数字线特别是时钟信号线不能互相平行,也不能在TLC2543芯片下面布数字信号线。  

5.2 软件  

包括主程序和两个子程序“SET1”、“SET2”。主程序定义口1的I/O引脚方向:P1.2设置为输入端,P1.0、P1.1和P1.3设置为输出端。设定P1.3使TLC2543片选端为高,“SET1”被调用,这个子程序模拟SPI操作,在TLC2543和微控制器间交换数据。检测最低位前导(LSBF)标志,即通道选择/方式数据字节的位1,以决定转换结果的哪个字节最先传送,子程序“SET2”用于映射相应于所选择的特定通道的MSBYTE和LSBYTE到偶数或奇数的RAM地址。   

程序清单如下:
ORG2000H
BEGIN:MOVSP,#50H;设置堆栈指针
MOVP1,#04H;定义口1的输入和输出
CLRP1.0;清I/O时钟
SETBP1.3;设置片选
为高
MOVA,#0FFH
ACALLSET1;调SET1子程序
ACALLSET2;调SET2子程序
JMPBEGIN;转到BEGIN
SET1:MOVR4,P3;读方式/通道数据
MOVA,R4
CLRP1.3;设置片选为低
JBACC.1,LSB;如果A的位1为1,则先传送低字节
MSB:MOVR5,#08H;设置高4位计数器
LOP1:MOVC,P1.2;读转换结果
RLCA;A寄存器的内容左移
MOVP1.1,C;输出方式/通道字节
SETBP1.0;设置I/O时钟为高
CLRP1.0;设置I/O时钟为低
DJNZR5,LOP1;不为0则返回LOP1
MOVR2,A;把高字节放到R2
MOVA,R4;把方式/通道控制字放到R2
JBACC.1,RETURN
LSB:MOVR5,#08H;设置低字节计数器
LOP2:MOVC,P1.2;读转换数据到C
RLCA;A的内容到C
MOVP1.1,C;输出方式/通道字节
SETBP1.0;设置时钟为高
CLRP1.0;设置时钟为低
DJNZR5,LOP2;R5不为0,则返回LOP2
MOVR3,A;把低字节反放到R3
MOVA,R4;把方式/通道控制字放到R3
JBACC.1,MSB;如果R4的位1为1,则传送高字节
RETURN:RET
SET2:MOVA,R4;读方式/通道控制字
ANLA,#0F0H;保留通道控制字
SWAPA;A寄存器中的高4和低4位交换
MOVB,#02H
MULA,B;A和B相乘
ADDA,#030H;A的内容再加30H
MOVR1,A
MOVA,R2
MOV@R1,A;把高字节的内容放到对应地址中
INCR1
MOVA,R3
MOV@R1,A;把低字节的内容放到对应地址中
RET
END
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