A/D轉(zhuǎn)換器TLC0838在高速公路緊急電話系統(tǒng)中的應(yīng)用

A／D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，根據(jù)輸出的信號(hào)格式，可分為并行A／D和串行A／D。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接讀取數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)。

TLC0838簡(jiǎn)介

TLC0838的主要特點(diǎn)

TLC0838是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)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(shí)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(zhǔn)電壓大小可以調(diào)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(jié)構(gòu)，因此封裝體積小，可節(jié)省51系列單片機(jī)I／O資源，價(jià)格也較適中。其種類有商業(yè)級(jí)別，工作環(huán)境為0℃～+70℃，_T業(yè)級(jí)別，工作環(huán)境為－40℃～+85℃。更高的可達(dá)－40℃～+125℃。在實(shí)際運(yùn)用中我們選用的是TL0838I型號(hào)，滿足了實(shí)際需要。TLc0838主要特點(diǎn)如下：

(1)8位分辨率；

(2)易于和微處理器接口或獨(dú)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(shí)鐘頻率為250kHz時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μs；

(8)總調(diào)整誤差為±1LSB。

工作特點(diǎn)

TLC0838可通過和微控制器相連的串行數(shù)據(jù)鏈路來傳送控制命令，在使用前需要對(duì)通道進(jìn)行選擇和輸入端進(jìn)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(shí)序中進(jìn)行。多路器地址可通過DI端移人轉(zhuǎn)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(dāng)輸入是差分時(shí)，應(yīng)分配輸入通道的極性，并應(yīng)將差分輸入分配到相鄰的輸入通道對(duì)中。例如通道0和通道1可被選為一對(duì)差分輸入。另外，在選擇差分輸入方式時(shí)，極性也可以選擇。一對(duì)輸入通道的兩個(gè)輸入端的任何一個(gè)都可以作為正極或負(fù)極。

通常TTLC0838在輸出以最高位(MSB)開頭的數(shù)據(jù)流后，會(huì)以最低位(LSB)開頭重輸出一遍(前面的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)輸入，該端僅在多路器尋址時(shí)(MUX Settling Time)才被檢測(cè)；DO為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；CLK為時(shí)鐘；SARS為轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端，該端為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，為低電平則表示轉(zhuǎn)換完成；REF為參考電壓輸入端；VCC為電源；DGTLGND為數(shù)字地，ANGL GND為模擬地，COM公共端；／SE為數(shù)據(jù)保持，輸出，該端為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)線上，該端為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出。

與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)

TLC0838與AT89s51單片機(jī)的硬件接口電路的電路原理如圖2所示。圖中，單片機(jī)的P1.4接TLC0838的片選信號(hào)，P1.6用于產(chǎn)生A／D轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘，P1.5為一個(gè)雙向I／O口，可用于對(duì)模擬輸入進(jìn)行配置及輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。在這里，模擬信號(hào)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(shí)際運(yùn)用中被檢測(cè)信號(hào)電壓超過12v，因此通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)被檢測(cè)信進(jìn)行分壓，分得電壓為Ui=2.5K／10K+2.5K=1／5VA(以VA為例)。為了保護(hù)檢測(cè)引腳不被損壞，在輸入引腳處各加一個(gè)4.7v穩(wěn)壓二極管。圖中電解電容起到濾波作用，能夠?yàn)V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(cè)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(jī)的軟件設(shè)計(jì)

工作時(shí)，單片機(jī)通過編程產(chǎn)生串行時(shí)鐘，并按時(shí)序發(fā)送與接收數(shù)據(jù)位，完成對(duì)通道數(shù)據(jù)的寫人設(shè)置和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。與TLC0838有關(guān)的代碼截取如下：

TLC0838在測(cè)量量程為0～5v，十六進(jìn)制表示為OOH—FFH，例如，當(dāng)測(cè)量結(jié)果為09AH，根據(jù)公式：計(jì)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(zhuǎn)換結(jié)果*5，經(jīng)換算后出來的為實(shí)際數(shù)值≈15.1V。這個(gè)過程可在PC上處理。

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