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8位逐次逼近模數轉換器TLC0838的性能特點及應用分析

電子設計 ? 來源:電子技術 ? 作者:常君,徐天賜 ? 2021-05-22 16:49 ? 次閱讀

緊急電話系統是高速公路交通通信設備配套設施之一,由路側分機和監控中心控制設備構成。路側分機需要對供電、充電電壓進行周期性的數據采集,經過A/D轉換器,將模擬電壓信號轉換為數字信號定期的傳輸到監控中心。

A/D轉換轉換器,根據輸出的信號格式,可分為并行A/D和串行A/D。并行方式一般在轉換后可直接讀取數據,但芯片的引腳比較多;串行方式所用芯片引腳少、封裝小,在PCB板上占用的空間也小,但需要通過軟件處理才能得到所需要的數據。

TLC0838簡介

TLc0838的主要特點

TLC0838是美國德州儀器公司生產的8位逐次逼近模數轉換器。具有輸入可配置的多通道多路器和串形輸入輸出方式。這些接口在與微控制器連接時可以配置成移位寄存器,其多路器可由軟件配置為單端或差分輸入,也可以配置為偽差分輸入。另外,其輸入基準電壓大小可以調整。存全8位分辨率下,它允許任意小的模擬電壓編碼間隔。由于TLc0838采用的是串行輸入結構,因此封裝體積小,可節省51系列單片機I/O資源,價格也較適中。其種類有商業級別,工作環境為0℃~+70℃,_T業級別,工作環境為-40℃~+85℃。更高的可達-40℃~+125℃。在實際運用中我們選用的是TL0838I型號,滿足了實際需要。TLc0838主要特點如下:

(1)8位分辨率;

(2)易于和微處理器接口或獨立使用;

(3)可滿量程工作;

(4)可用地址邏輯多路器選通8輸入通道;

(5)單5V供電,范圍為0~5V:

(6)輸入和輸出與TTL、CMOS電平兼容;

(7)時鐘頻率為250kHz時,其轉換時間為32μs;

(8)總調整誤差為±1LSB。

工作特點

TLC0838可通過和微控制器相連的串行數據鏈路來傳送控制命令,在使用前需要對通道進行選擇和輸入端進行配置,其控制邏輯表如表1所列。

輸人配置可在多路器尋址時序中進行。多路器地址可通過DI端移人轉換器。多路器地址選擇模擬輸入通道可決定輸入是單端輸入還是差分輸入。當輸入是差分時,應分配輸入通道的極性,并應將差分輸入分配到相鄰的輸入通道對中。例如通道0和通道1可被選為一對差分輸入。另外,在選擇差分輸入方式時,極性也可以選擇。一對輸入通道的兩個輸入端的任何一個都可以作為正極或負極。

通常TTLC0838在輸出以最高位(MSB)開頭的數據流后,會以最低位(LSB)開頭重輸出一遍(前面的數據流)。

引腳功能描述

TLC0838的引腳排列如圖1所示,其中CH0~CH7為模擬輸入端;Cs為片選端;DI為串行數據輸入,該端僅在多路器尋址時(MUX Settling Time)才被檢測;DO為A/D轉換結果的三態串行輸出端;CLK為時鐘;SARS為轉換狀態輸出端,該端為高電平時,表示轉換正在進行,為低電平則表示轉換完成;REF為參考電壓輸入端;VCC為電源;DGTLGND為數字地,ANGL GND為模擬地,COM公共端;/SE為數據保持,輸出,該端為高電平時,數據保存在數據線上,該端為低電平時,數據輸出。

與單片機的接口電路設計

TLC0838與AT89s51單片機硬件接口電路的電路原理如圖2所示。圖中,單片機的P1.4接TLC0838的片選信號,P1.6用于產生A/D轉換的時鐘,P1.5為一個雙向I/O口,可用于對模擬輸入進行配置及輸出轉換所得的數據。在這里,模擬信號以單端方式輸入,參考電壓為5V,即A/D模擬量的輸入范圍為0~5V。由于在實際運用中被檢測信號電壓超過12v,因此通過電阻分壓網絡對被檢測信進行分壓,分得電壓為Ui=2.5K/10K+2.5K=1/5VA(以VA為例)。為了保護檢測引腳不被損壞,在輸入引腳處各加一個4.7v穩壓二極管。圖中電解電容起到濾波作用,能夠濾掉電源線上微小干擾。

由于篇幅有限,圖中只畫出第0、1通道,模擬輸入接口檢測電路,VA接太陽能電壓正極,VB蓄電池電壓正極。其他通道接口電路與此相同。

單片機的軟件設計

工作時,單片機通過編程產生串行時鐘,并按時序發送與接收數據位,完成對通道數據的寫人設置和轉換結果的讀出。與TLC0838有關的代碼截取如下:

TLC0838在測量量程為0~5v,十六進制表示為OOH—FFH,例如,當測量結果為09AH,根據公式:計算電壓=(9A/FF)*5=3.019v,由于電路上采用了分壓方法,岡此需要將轉換結果*5,經換算后出來的為實際數值≈15.1V。這個過程可在PC上處理。

在緊急電話系統,通過單片機I/0引腳與有TLC0838連接,只需3根引腳,該方式在完成模、數轉換功能的前提下省卻了大量外部擴展器件,減少了印刷電路板的面積,同時也增強了抗干擾能力,降低了硬件成本。

責任編輯:gt

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