TLC2543在仪器仪表中的应用

摘  要 介绍TI公司的TLC2543的特性，与51系列单片机的接口以及在仪器仪表中的应用。

关键词  串行  A/D  应用

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。

广告：>>

　

　

　

　

2TLC2543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。

3TLC2543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

引脚号	名称	I/O	说明
1～9,11,12	AIN0～AIN10	I	模拟量输入端。11路输入信号由内部多路器选通。对于4.1MHz的I/OCLOCK，驱动源阻抗必须小于或等于50Ω，而且用60pF电容来限制模拟输入电压的斜率
15		I	片选端。在端由高变低时，内部计数器复位。由低变高时，在设定时间内禁止DATAINPUT和I/O CLOCK
17	DATAINPUT	I	串行数据输入端。由4位的串行地址输入来选择模拟量输入通道
16	DATA OUT	O	A/D转换结果的三态串行输出端。为高时处于高阻抗状态，为低时处于激活状态
19	EOC	O	转换结束端。在最后的I/OCLOCK下降沿之后，EOC从高电平变为低电平并保持到转换完成和数据准备传输为止
10	GND		地。GND是内部电路的地回路端。除另有说明外，所有电压测量都相对GND而言
18	I/O CLOCK	I	输入/输出时钟端。I/OCLOCK接收串行输入信号并完成以下四个功能：（1）在I/O CLOCK的前8个上升沿，8位输入数据存入输入数据寄存器。（2）在I/OCLOCK的第4个下降沿，被选通的模拟输入电压开始向电容器充电，直到I/OCLOCK的最后一个下降沿为止。（3）将前一次转换数据的其余11位输出到DATA OUT端，在I/OCLOCK的下降沿时数据开始变化。（4）I/OCLOCK的最后一个下降沿，将转换的控制信号传送到内部状态控制位
14	REF+	I	正基准电压端。基准电压的正端（通常为Vcc）被加到REF+，最大的输入电压范围由加于本端与REF-端的电压差决定
13	REF-	I	负基准电压端。基准电压的低端（通常为地）被加到REF-
20	Vcc		电源

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，电网中的电压和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。

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
	RLC A	；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
	CLR P1.0	；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
	RLC A	；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
	INC R1
	MOVA，R3
	MOV@R1，A	；把低字节的内容放到对应地址中
	RET
	END

1TI模数/数模转换器数据手册（第一册）.武汉力源电子股份有限公司,1998/04