基于TLC549的数据采集系统设计.doc

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1、基于TLC549的数据采集系统设计Time:2009-09-2211:14:00  Author:  Source:电子元器件应用杨来侠，万建军（西安科技大学，陕西西安710054）0引言现代自动控制系统中需要测量和控制的参数往往都是连续变化的模拟信号，如温度，压力，流量，速度等。这些物理量和控制参数往往都是连续变化的电压和电流，因此，必须将其变换成数字量（即需经模，数转换），才能被数字计算机所识别。这些数字量在计算机内经过运算处理，可以得到一个数字形式的控制量，将这些控制量经过数/模转换器，变成模拟电压或电流信号，再送到执行机构去驱动相应的设备动作，即可实现对生产过程的

2、自动控制。1TLC549的主要特点和工作原理l.lTLC549的主要特点TLC549是采用IinCMOSTM技术并以开关电容逐次逼近原理工作的8位串行A／D7芯片，可与通用微处理器、控制器通过I／OCLOCK、CS、DATAOUT三条口线进行串行接口。TLC549具有4MHz的片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长为17μs，允许的最高转换速率为40000次/s。总失调误差最大为±0．5LSB，典型功耗值为6mW。TLC549采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，由于其VREF-接地时，(VREF+)-(VREF-)≥1V，故可用于较小信号的采

3、样，此外，该芯片还单电源3～6v的供电范围。总之，TLC549具有控制口线少，时序简单，转换速度快，功耗低，价格便宜等特点，适用于低功耗袖珍仪器上的单路A/D采样，也可将多个器件并联使用。TLC549的内部结构框图和管脚名称如图1所示。1.2TLC549的极限参数,TLC549的极限参数如下：◇电源电压：6．5V：◇输入电压范围：0.3V～VCC：+o.3V：◇输出电压范围：0.3V～VCC：+0．3V；◇峰值输入电流（任一输人端）：±10mA；◇峰值输人电流(所有输入端)：±30mA◇工作温度：TLC549C：0℃～70~C◇TLC549I：-40℃～85℃◇TLC54

4、9M．-55"C～125℃1.3TLC549芯片的工作原理TLC549带有片内系统时钟，该时钟与I／OCLOCK是独立工作的，无需特殊的速度或相位匹配。当CS为高时，数据输DATAOUT端处于高阻状态，此时I／OCLOCK不起作用。这种CS控制作用允许在同时使用多片TLc549时，共用I／OcLOCK，以减少多路(片)A／D使用时的I／O控制端口。一组通常的控制时序操作如下：(I)将Cs置低，内部电路在测得CS下降沿后，在等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，再确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATAOUT端；(2)在前四个I／OCLOCK周

5、期的下降沿依次移出第2、3、4和第5个位(D6，D5，D4，D3)，片上采样保持电路在第4个I／OCLOCK下降沿开始采样模拟辅人：(3)接下来的3个I/OCLOCK周期的下降沿可移出第6、7、8(D2，D1，D0)各转换位；(4)最后，片上采样保持电路在第8个I／OCLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8(D2，D1，D0）各转换位。然后使保持功能持续4个内部时钟周期，接着开始进行32个内部时钟周期的A／D转换。在第8个I／OcLCOK后,CS必须为高或I／OLOCK保持低电平，这种状态需要维持36个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。如果CS为低时，I／OCL

6、OCK上出现一个有效干扰脉冲，则微处理器，控制器将与器件的I／O时序失去同步；而在cs为高时若出现一次有效低电平，则将使引脚重新初始化，从而脱离原转换过程。在36个内部系统时钟周期结束之前，实施步骤(1)～(4)，可重新启动一次新的A／D转换，与此同时，正在进行的转换将终止。但应注意，此时的输出是前一次的转换结果而不是正在进行的转换结果。若要在特定的时刻采样模拟信号，则应使第8个I／OCLOCK时钟的下降沿与该时刻对应。因为芯片虽在第4个I／OCLOCK时钟的下降沿开始采样，却在第8个I／OCLOCK的下降沿才开始保存。2数据采集系统的设计本系统以8位A／D转换芯片TLC

7、549为核心部件。它适台完成单通道8位转换，即比较适合在速度要求不高时，组成一种数据采集系统。TLC549芯片可以方便地与具有外围串行接口(SPI)的单片机连接使用。按照TC549严格的时序，它在完成A/D转换后，其串行输出的A0～A7二进制数据可由时序控制，并串行输出到申入并出的移位寄存器。将该寄存器的8位数据与微处理器的数据总线相连，即可完成效据传递。由此设计的基于TLC549的数据采集电路如图2所示。将图2中的J9与单片机相连接，就能实现基于数据的通信和控制。对于该电路，可从端口ADS输入外部模拟信号，而端口ADCVRE