TLC2543多通道串行AD转换器及其C51语言单片机应用程序

第１３卷第３期２００３年７月广西大学梧州分校学’报ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＧＵＡＮＧＸＩＵＮＩＶＥＲＳｒＩＹＷＵＺＨＯＵＢＲＡＮＣＨＮｏ．３Ｖ０１．１３Ｊｕｌ．２００３ＴＬＣ２５４３多通道串行Ａ／Ｄ转换器及其Ｃ５１语言单片机应用程序梁汉明韦宁（广西大学梧州分校计算机科学系。

广西梧州５４３００２）［摘要］本文介绍Ａ／Ｄ转换器ＴＬＣ２５４３的工作原理，叙述了使用该器件做电路设计及编程经验，详细阐述使用该器件设计智能仪表的电路及附带注释的Ｃ５ｌ程序。

［关键词］串行Ａ／Ｄ转换器，智能仪表，Ｃ５１程序［分类号］Ｂ６４１［文献标识码］Ａ［文章编号］１００９—２６３３（２００３）０３一００５４—０４一、概述１１Ｃ２５４３是美国德州１１公司所生产的串行Ａ／Ｄ转换器。

１１Ｃ２５４３Ａ／Ｄ转换位数是１２位，输入通道多达１１个，而其国内市场价又仅售五十多元，因此１ｒＩＣ２５４３在要求精度高、而输入通道又多的～，Ｄ转换设计方面很受设计者的青睐。

据１１公司的资料，１１Ｃ２５４３的引脚排列ＶＣＣ及ＧＮＤ脚。

输入通道引脚为～ＮＯ一趟Ｎ１０共１１引脚。

Ａ／Ｄ转换参考电压引脚ＲＥＦ＋，砌三Ｆ一２脚。

余下的五个引脚是与单片机作串行通讯的引脚：控制引脚为巧（低电平有效），ＣＬＫ，ＤＡＴＡＩＮ共３个脚。

转换结束指示引脚为ＥＯＣ（高电平表示转换完成）１个脚。

数据输出引脚为ｎ气ＴＡＯＵＴ脚。

如图１。

由于采用了串行总线方式，使１ｒＩＣ２５４３的引脚大大地简化，比起可以实现同样功能的并行ＡＩＮ０ＡＩＮｌＡｌＮ２ＡＩＮ３ＡＩＮ４ＡＩＮ５ＡＩＮ６ＡＩＮ７ＡｌＮ８ＧＮＤＶｃｃＥｏｃｖｏｃｌｏｃｋＤＡＴＡＯＵＴＤＡＴＡＩＮＣＳＲＥＦ＋ＲＥＦ—ＡＩＮｌ０ＡＩＮ９图１ＴＬＣ２５４３的引脚排列图（ＰＣＩ封装）在２０个脚的芯片引脚中：电源引脚为收稿日期：２００３—０５一１０总线１２位丸位转换器（如ＡＤ５７４、７１０９等）来说，引脚和芯片面积都大大地减少了。

二、ＴＬＣ２５４３的工作原理据１１公司的资料１１．晓５４３的时序图见图２。

一‘厂］‘。

｝—巫旦≤Ｍ孓墨如≤型１卫墨Ｌ—以嚣＜２多２）ｅ９０９０９０９ｅ９２≥：》２）《＝］豁嘲啼嗡≯Ｋ＞◆９Ｋ≯◇◆＜≯ｐ汪～嗣盘黔澜。

广————————————————。

—］ｒ—ｏ～………滋燃铲…＋………一……一ｏ＝。

ｊ●●ｏ－“图２：ＴＬＣ２５４３的时序图。

虽口工口口～加挎他＂巧¨屹¨～●２３４５６７８９“第３期韦宁粱汉明：ＴＬＣ２５４３多通道串行ＡＤ转换及其Ｃ５１语言单片机应用程序５５以片选信号Ｃ丁的电平为参考，它的工作过程可分为丸仍转换周期和Ｉ／Ｏ周期相互交替进行的两部分。

１、当ＣＳ＝１，Ａ／，Ｄ转换周期此时１１Ｃ２５４３未被选通，其ＤＡＴＡＯＵＴ脚显高阻态，此时，１１Ｃ２５４３被禁止。

这样，为共同使用串行数据总线的其他芯片让出了总线使用权。

这个周期是‘１～，Ｄ转换周期：因为１１Ｃ２５４３仍在进行着Ａ／Ｄ转换，其～口转换的通道是上一次Ｉ／Ｏ周期从ＤＡＴＡＩＮ输入信号高４位所确定的通道。

２、当舀＝Ｏ，Ｉ／Ｏ周期之所以说这个周期是Ｉ／Ｏ周期，是因为对ＴＬＣ２５４３来说它既通过ＤＡ］ｒＡＩＮ脚输人数据，又通过ＤＡＴＡＯＵＴ脚向外输出数据，因而称这个周期是Ｉ／Ｏ周期。

从时序图可以看到，伴随着ＣＬＫ时钟信号的ＤＡＴＡＩＮ脚在向ＴＬＣ２５４３输入的是可编程数据，而通道ＤＡＴＡＯＵＴ脚输出的是把上一周期已转换完成的√气／Ｄ数据从该脚输出。

（１）从ＤＡＴＡＩＮ脚输入一个可编程８位数据：Ｄ７、Ｄ６、Ｄ５、Ｄ４这四位可编程Ｏ掌√６徊输入通道（对应于～Ｎ０脚）至１０掌Ａ／，Ｄ输入通道（对应于～Ｎ１０脚）这四位从Ｏ０００—１０１０变化，便可以让Ａ／Ｄ输入通道不断地循环工作，如果不需要用到那么多的通道，只要把程序中循环的终止值减少至所需的通道号即可。

Ｄｓ、Ｄ２这两位可以通过编程选择输出数据长度。

输出数据长度可选８位、１２位、１６位，要指出的是１１Ｃ２５４３既然是１２位丸。

转换器，其转换数据长度必然是１２位，而当Ｄ＿她＝０１，则选择输出数据长度是８位，即只取转换数据的高８位，而舍去低４位，这样做是以降低转换精度以求Ｉ／Ｏ周期耗时的减少，这种选择方法在实践中较少采用。

当Ｄ３Ｄ２＝１１，则选择数据输出长度是１６位，此时把转换数据１２个有效位置于１６位数据的高１２偻？余下的低４位要用０去填充，这种输出数据长度的选择方法在实际中较多采用。

Ｄ１位是输出数据格式选择位，当Ｄ，＝Ｏ，则让ＭＳＢ先从ＤＡ］ｒＡＯＵＴ输出，然后再让ＬＳＢ从ＤＡＴＡＯＵＴ输出；当Ｄ１＝１，则反之。

建议使用前者。

Ｄ０位是转换结果单／双极性表示选择位，当Ｄ０一Ｏ，则转换结果为单极性表示，当Ｄｏ＝１，则转换结果为双极性（即补码形式）表示。

建议使用前者。

从时序图可知，上述的８位可编程数据是从Ｉ／ｏ周期的第１个ＣＬＫ开始便从（Ｄ７一Ｄｏ）一位接一位与ＣＬＫ信号上升沿同步地输入１１Ｃ２５４３的输人寄存器。

这个８位数据，特别是通道号数据将对下一个Ａ／，Ｄ转换周期的待转换通道号作出规定。

从第５个ＣＬＫ开始，１１Ｃ２５４３的多通道选择器（即多路模拟开关）便根据本次Ｉ／Ｏ周期输入数据去选择多通道模拟开关的位置。

（２）ＤＡＴＡＯＵＴ脚输出一个～，Ｄ转换数据以输出数据长度取１６位为例，设输人数据Ｄ３Ｄ２＝１１，这时Ｉ／０周期要占用１６个广西大学梧州分校学报第１３卷ＣＬＫ，再设Ｄ１＝Ｏ，从时序图可知，Ａ／Ｄ转换的１６个数据（包括前１２位有效数据和后４位补Ｏ位）将从Ｄ。

５位开始与第１个ＣＬＫ时钟同步地从ＤＡＴＡＯＵＴ脚一位一位地输出。

三、应用实例及Ｃ５１语言的编程图３是一个实际的６输入通道智能数显巡检测量仪表的Ａ／Ｄ部分电路。

设本仪表需要叶一钟共６个输入通道，其中～一Ａ５为各路外部信号输入端，前置电路由ＬＭ７４１和ＬＭ３２４组成二级放大电路，可以分别接入ｍＡ电流信号、热电偶ｍｖ信号、热电阻信号等参数，由Ｋｉ开关分别选择，各路互不干扰，是比较理想的智能化巡检仪电路。

实际应用中，在模拟信号接人１１Ｃ２５４３的输入通道之前，最好加人ＲＣ滤波电路，这样可以有效地防止１１Ｃ２５４３的高速Ａ／／Ｄ转换过程中发生跳变，对于速度要求不高的场合此举是非常有效的。

其中，～，Ｄ１ｒＬＣ２５４３与单片机的连接分别是：眦２５４３的Ｂ０ｃ—－＞８９Ｃ５１的Ｐ１０Ⅱ脱５４３的Ｃｕ‘＜＿一８９ｃ５ｌ的Ｐ１１１１Ｃ２５４３的ＤＪＡｌ＇Ａ科・一８９Ｃ５１的Ｐ１２ｎ脱５４３的ＤＡＴＡ０ＵＴ—哆８９Ｃ５１的Ｐ１３ｎｃ２５４３的Ｃｓ＜－一８９Ｃ５１的Ｐ１４上述５条连线的数据方向，除了ＤＡＴＡＯＵＴ和ＥＣ》Ｃ是从１１Ｃ２５４３流向８９Ｃ５１外，其余３线都是从８９Ｃ５１流向１１Ｃ２５４３。

根据此电路及时序图，可以写出１１Ｃ２５４３工作的Ｃ５１程序（Ｆ０ｒＷ弧）如下：图３６输入通道智能数显检仪Ａ，Ｄ部分电路图孝ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｒｅ９５１．ｈ＞／．ｒｅｇｉ咖ｒｄｅｆｉｎｍｏｎｓｆｏｒ８０５１ＣＰＵ’／＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｓｔｄｉｏ．ｈ＞／．Ｓｔａｒ订ａｒｄｉ／ｏ￡Ｉｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ＇ｆ聋ｉｎｃｌｕｄｅ“劬ｐｅ．ｈ”广数据类型定义，用户参数定义．／划ｅ‰ｅＡＤｏ＿ＤｏＸＯｃ广ＯＯ００１１００Ｂ，ＡＤＯ－Ｄ表示Ｏ撑通道，输出数据长度１６位，先输出ＭＳＢ后输出ＬＳＢ，单极性数据‘／ｕｎ内ｎｅｄ谳ａｄ小（啪哟ｎｅｄｃｈａｒｔｄｎｕｍ）／．对应某通道的√帅转换函数卅广通道号是ｔｄ＿ｎ啪，范围：Ｏ一１０，对应于０孝一１腑通道＇ｆｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒａｄｄｒ｝／＋ａｄｄｒ在下注释．／ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒｎ８；广ｉｎ＿８为ＭＳＢ或ＬＳＢ的８位丸，Ｄ值在８９Ｃ５１的存贮单片Ｉ｝ｕｎＳｉｇｎｅｄｃｈａｒｌｏｏｐ；／．Ｉｏｏｐ为输出位数。

／ｕｎ删．ｍｔ琵；尸恐为Ａ／ｏ转换的中间值和最终值‘／ｂｉｔＣＣ；广８９Ｃ５１的进位位．／ＡＤｃｓ＝１；／．令Ｃｓ＝１，即１１Ｃ２５４３处于丸，Ｄ转换周期‘／ａｄ．１ｐ：ｉｆ（！ＡＤ＿ＥｏＣ）９０ｔｏａｄｊｐ；／．在第３期韦宁梁汉明：ＴｔＣ２５４３多通道串行ＡＤ转换及其Ｃ５１语言单片机应用程序５７ＣＳ＝１期间，进行某通道的Ａ／位转换，等待ＥＯＣ＝１转换结束＋／ａｄｄｒ＝ｔｄ—ｎｕｍ＋ＯｘｌＯ＋ＡＤＯ—Ｄ；广ｔｄ＿ｎｕｍ为通道号输入参数，ａｄｄｒ为对应某通道号的可编程输人数据＋／ＡＤＣＳ＝Ｏ；尸选通ＴＬＣ２５４３，开始Ｉ／Ｏ周期‘／１００ｐ＝８；／‘ＭＳＢ的位数共８位’ｆｉｎ＿８＝Ｏ；广初始化存贮Ａ／Ｄ值的存贮单元’／ｄｏ；ＡＤ—ＣＬＫ＝Ｏ；广输出一个ＣＵ＜的低电平至ＴＬＣ２５４３＋／ＣＣ＝ＡＤＬＤＡＯＵＴ；广把ＴＬＣ２５４３的Ｄ芦汀ＡＯＵＴ输出至８９Ｃ５１的进位位＋／Ｉｆ（ＣＣ）ｉｎ一８＝（ｉｎ一８‘２）＋Ｏｘ０１；／＋对Ａ／Ｄ值的处理，若本次ＤＡＴＡＯＵＴ的电平是１，则ｉｎ－８值左移一位后再加１＋／Ｅｌｓｅｉｎ一８＝ｉｎ一８＋２；／搴若本次ＤＡＴＡＯＵＴ的电平是Ｏ。

则ｉｎ８值仅左移一位‘／／＋以下做可编程数据从８９Ｃ５１向ＴＬＣ２５４３的输入寄存器的同步输出＋／ｉｆ（ａｄｄｒ＆０ｘ８０）ＡＤ—ＡＤＤＲ＝１；／＋ａｄｄｒ为可编程数据，若ａｄｄｒ最高位等于１，则向ＴＬＣ２５４３输出值ＡＤＡＤＤＲ＝１‘／ｅＩｓｅＡＤ—ＡＤＤＲ＝Ｏ；广若ａｄｄｒ的最高位等于０，则向ＴＬＣ２５４３输出值Ａ亡ＬＡＤＤＲ＝Ｏ’／ａｄ出＜＜＝１；广在输出了本次最高位后ａｄｄｒ又左移一位准备下一位的输出‘／ＡＤＬＣＬＫ＝１；／．输出一个ＣＬＫ电平１至ＴＬＣ２５４３＋／｝ｗｈｉｌｅ（一一ｌｏｏｐ）；／＋ｌｏｏｐ＝ｌｏｏｐ一１，共做８次＋／ｚｚ＝ｉｎ一８‘ＯｘｌＯ；广此时ｉｒｌ＿８＝Ｄ１１Ｄ１０…Ｄ５Ｄ４，即Ａ／Ｄ数据的高８位，ｚｚ＝ｉｎ８＋ｏｘｌ０＝００００Ｄ１１Ｄ１０…Ｄ５Ｄ４００００共１６位＋／／＋以下做ＬＳＢ低８位数据从１１Ｃ２５４３向８９Ｃ５１输出‘／ｌｏｏｐ＝８；ｉｎ一８＝Ｏ；ｄｏ｛ＡＤ＿－ｃＬＫ＝０；ＣＣ＝ＡＤＤＡＯＵＴ：ｉｆ（ＣＣ）ｉｎ一８＝（ｉｎ一８＋２）＋Ｏｘ０１；ｅｌｓｅｉｎ８＝ｉｎ８＋２：ｉｆ（ａｄｄｒ＆Ｏｘ８０）ＡＤＡＤＤＲ＝１；ｅｌｓｅＡＤ—ＡＤＤＲ＝Ｏ：ａｄｄｒ＜＜＝１：ＡＤＣＬＫ＝１：｝ｗｈｉｌｅ（一一ｌｏｏｐ）；／．以下是对ＭＳＢ及ＬＳＢ数据的合并处理＋／ｚｚ＋＝ｉｎ－８／ｏｘｌＯ；／．ｉｎ－８＝Ｄ３Ｄ２Ｄ１ＤＯＯｏｏＯ，ｉｎ＿８／０ｘ１０＝Ｏ０００Ｄ３Ｄ２Ｄ１ＤＯ，原ｚｚ＝ＯＯＯＯＤｌ１Ｄ１０Ｄ９Ｄ８Ｄ７Ｄ６Ｄ５Ｄ４００００．ｚｚ＋＝ｈ１＿８／Ｏｘｌ０后，ｚｚ＝００００Ｄ１１Ｄ１０Ｄ９Ｄ８Ｄ７Ｄ６Ｄ５Ｄ４Ｄ３Ｄ２Ｄ１ＤＯ‘／ＡＤＣＬＫ＝０：ＡＤ＿ＣＳ＝１；／悻重新禁止ＴＬＣ２５４３，Ｉ／ｏ口处于高阻状态＋／ｒｅｔｕｍ（ｚｚ）；四、结束语ＴＬＣ２５４３是一种性能／价格比极优的多通道１２位ｐ佃转换器，用在智能数字巡检仪、智能调节仪这类多输人量测量仪表极为合适。