AD转换器TLC0838在高速公路紧急电话系统中的应用.docx
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AD转换器TLC0838在高速公路紧急电话系统中的应用
A／D转换器TLC0838在高速公路紧急电话系统中的应用
应用设计田
A/D转换器TIC0838在高速公
路紧急电话系统中的应用
TLC0838是美国德州仪器公
司推出的8路8位逐次逼近型模,
数转换器,采样频率为100kHz,
与外部通信采用SPI总线接口.
文章介绍了TLC0838的特点
和功能,说明了利用该芯片与
AT89S51单片机在高速公路紧急
电话系统对模拟电压实现转换的
硬件电路设计和软件设计方法.
常君徐天赐
紧急电话系统是高速公路交通
通信设备配套设施之一,由路侧分
机和监控中心控制设备构成.路侧
分机需要对供电,充电电压进行周
期性的数据采集,经过AID转换器,
将模拟电压信号转换为数字信号定
期的传输到监控中心.
AID转换转换器,根据输出的
信号格式,可分为并行AID和串
行AID.并行方式一般在转换后可
直接读取数据,但芯片的引脚比较
多;串行方式所用芯片引脚少,封
装小,在PCB板上占用的空间也
小,但需要通过软件处理才能得到
所需要的数据.
TLC0838简介
TLC0838的主要特点
TLC0838是美国德州仪器公司
生产的8位逐次逼近模数转换器,
具有输入可配置的多通道多路器和
串形输入输出方式.这些接口在与
微控制器连接时可以配置成移位寄
存器,其多路器可由软件配置为单
端或差分输入,也可以配置为伪差
分输入.另外,其输入基准电压大
小可以调整.在全8位分辨率下,
它允许任意小的模拟电压编码间
隔.由于TLC0838采用的是串行
输入结构,因此封装体积小,可节
省51系列单片机I/0资源,价格
也较适中.其种类有商业级别,工
作环境为0oC～+70℃,工业级别,
工作环境为一40oC一+85oC.更高
的可达一40℃～+125℃.在实际运
用中我们选用的是TL0838I型号,
满足了实际需要.TLC0838主要特
点如下:
（1）8位分辨率;
（2）易于和微处理器接口或独
立使用;
（3）可满量程工作;
（4）可用地址逻辑多路器选通
8输入通道;
（5）单5V供电,范围为
0-5V;
（6）输入和输出与TTL,
cMOs电平兼容;
（7）时钟频率为250kHz时,
其转换时间为32s;
（8）总调整误差为±1LSB.
工作特点
TLC0838可通过和微控制器
相连的串行数据链路来传送控制命
令,在使用前需要对通道进行选择
和输入端进行配置,其控制逻辑表
如表1所列.
输入配置可在多路器寻址时序
中进行.多路器地址可通过DI端
移入转换器.多路器地址选择模拟
电子技术2007.229
应用设计
输入通道可决定输入是单端输入
还是差分输入.当输入是差分时,
应分配输入通道的极性,并应将
差分输入分配到相邻的输入通道
对中.例如通道0和通道1可被
选为一对差分输入.另外,在选
择差分输入方式时,极性也可以
选择.一对输入通道的两个输入
端的任何一个都可以作为正极或
负极.
通常TTLC0838在输出以最
高位（MSB）开头的数据流后,
会以最低位（LSB）开头重输出
一
遍（前面的数据流）.
引脚功能描述
TLC0838的弓I脚jj#列如图1
所示,其中CHO～CH7为模拟输
入端;CS为片选端;DI为串行
数据输入,该端仅在多路器寻址
时（MUXSettlingTime）才被检测;
DO为AID转换结果的三态串行
输出端;CLK为时钟;SARS为
转换状态输出端,该端为高电平
平则表示转换完成;REF为参考
电压输入端;VCC为电源;DGTL
GND为数字地,ANGLGND为
模拟地,COM公共端;/SE为数
据保持/输出,该端为高电平时,
数据保存在数据线上,该端为低
电平时,数据输出.
与单片机的接口电路设计
TLC0838与AT89S51单片机
的硬件接口电路的电路原理如图
2所示.图中,单片机的P1.4接
TLC0838的片选信号,P1.6用于
产生AID转换的时钟,P1.5为一
个双向I/O口,可用于对模拟输
入进行配置及输出转换所得的数
据.在这里,模拟信号以单端方
式输入.参考电压为5V,即AID
模拟量的输入范围为0～5V.由于
在实际运用中被检测信号电压超
过12V,因此通过电阻分压网络
对被检测信进行分压,分得电压
为Ui:
2.5K/1OK+2.5K:
1/5VA（以
时,表示转换正在进行,为低电VA为例）.为了保护检测引脚不
SGL,DIFSELECTBlTl0l23
0DD/EVEN
l0CH0CHlCH3CH4CH5CH6CH7
LLLLJ-一
LLLHJ-～
LLHLJ-一
LLHHJ-一
LHLL—J-
LHLH～J-
LHHL一
LHHH+
HLLL+
HLLH十
HLHL+
HLHH+
HHIL+
HHLH+
HHHL+
HHHH+
表1TLC0838多路器的控制逻辑表
30电子技术2007.2
CHO
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
CH7
CoM
DGTLGND
VCC
NC
CS
DI
CLK
SARS
Do
SE
REF
ANLGGND
图1TLCO838的引脚排列
被损坏,在输入引脚处各加一个
4.7V稳压二极管.图中电解电容
起到滤波作用,能够滤掉电源线
上微小干扰.
由于篇幅有限,图中只画出
第0,1通道,模拟输入接口检
测电路,VA接太阳能电压正极,
VB蓄电池电压正极.其他通道接
口电路与此相同.
单片机的软件设计
工作时,单片机通过编程产
生串行时钟,并按时序发送与接
收数据位,完成对通道数据的写
入设置和转换结果的读出.与
TLC0838有关的代码截取如下:
ADCH—NUMEQU39H.
;定义存放通道号码
CSADBITP1.4
;定义片选
SDAADBITP1.5
;定义数据
SCLADBITP1.6
;定义时钟
GET—
VBAT:
MOV
ADCH——
NUM,
#06H
;输入通道号码
LCALL
SET..
ADCH
;设置通道参数
图2硬件接口电路
LCALLGETVOLT
;获取电压
MOVTEMP.A
;保存
RET
SETADCH:
CLRSCLAD
;SET—
ADCH
设置通道子程序
SETBSDAAD
;上升沿时钟
MOVR3.#04H
;循环发4次
MOVDPTR.
#TABLEADCH
;查表首地址
MOVA.
ADCHNUM
;取通道号码
MOVCA.
@A+DPTR
;相加送A
CLRCSAD:
NOP
NOP
SETBSCLAD
NOP
NOP
ADCH01:
CLRSCLAD
;时钟低电平
RLCA
;移位A
MOVSDAAD.C
;送到输入,输出引脚
NOP
NOP
SETBSCLAD
;时钟高电平
DJNZR3.ADCH01
:
循环=47
RET
GET—
VOLT:
MOVR2,#08H
;GET—
VOLT
读取转换后的数据
SETBSDAAD
;数据引脚开始为高电平
NOP
NOP
CLRSCLAD
N0}P
NOP
LOOP—
VOLT:
SETBSCLAD
;下降沿读数据
NOP
NOP
CLRSCLAD:
NOP
NOP
MOVC,SDAAD
;数据按位读出
RLCA
;移位
DJNZR2,
LOOP—VOLT
;移位次数到后,
所得数据存入A中
SETBSCLAD
;CLK引脚恢复高电平
SETBCSAD
;CS引脚恢复高电平
RET
TABLE——
ADCH:
;TABLE——
ADCH
将通道号制成数据表
DB80H;CH0
DBOCOH;CH1
DB90H;CH2
DBODOH:
CH3
DB0AOH;CH4
DB0EClH;CH5
DBOBOH;CH6
DBOFOH;CH7
TLC0838在测量量程为0～5V,
十六进制表示为00H—FFH,例如,
当测量结果为09AH,根据公式:
计算电压=（9A/FF）*5=3.019V,由
于电路上采用了分压方法,因此
需要将转换结果5,经换算后出
来的为实际数值15.1V.这个
过程可在PC上处理.
在紧急电话系统,通过单片
机I/O引脚与有TLC0838连接,
只需3根引脚,该方式在完成模,
数转换功能的前提下省却了大量
外部扩展器件,减少了印刷电路
板的面积,同时也增强了抗干扰
能力,降低了硬件成本.圃
电子技术2007.231
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