第7章单片机系统的串行扩展课件.ppt

* 图7-9 74LS164内部结构图 图7-10 74LS164级联使用电路连接图 * 7.2.3 串行扩展A/D转换器 随着对智能化仪表微型化要求的越来越高，串行A/D转换器件由于具有体积小、价格低、占用I/O口线少等优点而被广泛应用。美国的模拟器件公司(ADI)、MAXIM公司和德州仪器(TI)公司等许多公司纷纷推出能满足不同用户要求的串行A/D转换器件。表7.4列出了美国TI公司系列串行A/D转换器件。 一、11通道12位串行模数转换器TLC2543引脚及内部结构介绍。 * TLC2543是德州仪器公司生产的12位开关电容型逐次逼近模数转换器，最大转换时间10μs，11个模拟输入通道，3路内置自测试方式，采样率为66kbps，线性误差±1LSBmax，有转换结束输出EOC，具有单、双极性输出，可编程的MSB或LSB前导，可编程输出数据长度。它具有三个控制输入端，采用简单的3线SPI串行接口可方便地与微机进行连接，是12位数据采集系统的最佳选择器件之一。图7-11和图7-12分别是TLC2543的引脚排列图和内部结构图。TLC2543有两种封装形式。表7.5是TLC2543的引脚功能说明 * 图7-11 TLC2543的引脚排列图 图7-12 TLC2543的内部结构图 * * 表7-5 TLC2543的引脚功能说明 * 二．TLC2543的工作方式和输入通道的选择 TLC2543是一个多通道和多工作方式的模数转换器件，其工作方式和输入通道的选择是通过向TLC2543的控制寄存器写入一个八位的控制字来实现的。这个八位的控制字由四个部份组成：D7 D6 D5 D4选择输入通道，D3 D2选择输出数据长度，D1选择输出数据顺序，D0选择转换结果的极性。八位控制字的各位的含义如表7-6~表7-9所示。主机以MSB为前导方式将控制字写入TLC2543的控制寄存器，每个数据位都是在CLOCK序列的上升沿被写入控制寄存器。 * 表7-6 输入通道选择 表7-7 输出数据长度选择 * 表7-8 输出数据顺序选择 表7-9 转换结果极性选择 * 三．TLC2543的读写时序 当片选信号为高电平时，CLOCK 和 DATA_ IN 被禁止、DATA_ OUT为高阻状态，以便为SPI总线上的其它器件让出总线。在片选信号的下降沿，A/D转换结果的第一位数据出现在DATA_ OUT引脚上，A/D转换结果的其它数据位在时钟信号CLOCK 的下降沿被串行输出到DATA_ OUT引脚。在片选信号下降沿以后，时钟信号CLOCK 的前八个上升沿将八位控制字从DATA_ IN引脚串行输入到TLC2543的控制寄存器。在片选信号下降沿以后，经历8个(或12个/或16个) 时钟信号完成对A/D转换器的一次读写。本次写入的控制字在下一次转换中起作用，本次读出的结果由上次输入的控制字决定。A/D转换可由片选的下降沿触发，也可由CLOCK信号触发。 * 图7-13是由片选的下降沿触发A/D转换，输出数据长度为8位、以MSB导前的读写时序图。图7-14是由CLOCK信号触发A/D转换，输出数据长度为8位、以MSB导前的读写时序图。图7-15是由片选的下降沿触发A/D转换，输出数据长度为12位、以MSB导前的读写时序图。图7-16是由CLOCK信号触发A/D转换，输出数据长度为12位、以MSB导前的读写时序图。图中的（A11 A10 A9 A8） A7 … A0为（12）8位的A/D转换结果，B7 B6 … B0为控制字。 * 图7-13 片选的下降沿触发A/D转换、输出数据长度为8位、以MSB导前的读写时序图。 * 图7-14 CLOCK信号触发A/D转换、输出数据长度为8位、以MSB导前的读写时序图。 * 图7-15 片选的下降沿触发A/D转换、输出数据长度为12位、以MSB导前的读写时序图。 * 图7-16 CLOCK信号触发A/D转换、输出数据长度为12位、以MSB导前的读写时序图。 * 四．MCS-51 单片机对TLC2543的读写子程序 以下的子程序RAD用于读上次的12位A/D转换结果和写下一次转换的控制字。转换结果存放于寄存器R4R5中。下一次转换的控制字选择AIN1通道、输出数据长度为12位、MSB导前、转换结果为单极性。MCS-51单片机与TLC2543的硬件连接为：P1.0? ，P1.1?CLOCK，P1.2? DATA INPUT，P1.3? DATA OUT 。A/D转换的程序清单如下：