8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC0838的性能特點及在緊急電話系統(tǒng)中的應用

緊急電話系統(tǒng)是高速公路交通通信設備配套設施之一，由路側(cè)分機和監(jiān)控中心控制設備構(gòu)成。路側(cè)分機需要對供電、充電電壓進行周期性的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號定期的傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

A／D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，根據(jù)輸出的信號格式，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簡介

TLc0838的主要特點

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I／O資源，價格也較適中。其種類有商業(yè)級別，工作環(huán)境為0℃～+70℃，_T業(yè)級別，工作環(huán)境為－40℃～+85℃。更高的可達－40℃～+125℃。在實際運用中我們選用的是TL0838I型號，滿足了實際需要。TLc0838主要特點如下：

（1）8位分辨率；

（2）易于和微處理器接口或獨立使用；

（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）時鐘頻率為250kHz時，其轉(zhuǎn)換時間為32μs；

（8）總調(diào)整誤差為±1LSB。

工作特點

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，在使用前需要對通道進行選擇和輸入端進行配置，其控制邏輯表如表1所列。

輸人配置可在多路器尋址時序中進行。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。當輸入是差分時，應分配輸入通道的極性，并應將差分輸入分配到相鄰的輸入通道對中。例如通道0和通道1可被選為一對差分輸入。另外，在選擇差分輸入方式時，極性也可以選擇。一對輸入通道的兩個輸入端的任何一個都可以作為正極或負極。

通常TTLC0838在輸出以最高位（MSB）開頭的數(shù)據(jù)流后，會以最低位（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（MUX Settling Time）才被檢測；DO為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；CLK為時鐘；SARS為轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端，該端為高電平時，表示轉(zhuǎn)換正在進行，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，數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)線上，該端為低電平時，數(shù)據(jù)輸出。

與單片機的接口電路設計

TLC0838與AT89s51單片機的硬件接口電路的電路原理如圖2所示。圖中，單片機的P1.4接TLC0838的片選信號，P1.6用于產(chǎn)生A／D轉(zhuǎn)換的時鐘，P1.5為一個雙向I／O口，可用于對模擬輸入進行配置及輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。在這里，模擬信號以單端方式輸入，參考電壓為5V，即A／D模擬量的輸入范圍為0～5V。由于在實際運用中被檢測信號電壓超過12v，因此通過電阻分壓網(wǎng)絡對被檢測信進行分壓，分得電壓為Ui=2.5K／10K+2.5K=1／5VA（以VA為例）。為了保護檢測引腳不被損壞，在輸入引腳處各加一個4.7v穩(wěn)壓二極管。圖中電解電容起到濾波作用，能夠濾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。

單片機的軟件設計

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

TLC0838在測量量程為0～5v，十六進制表示為OOH—FFH，例如，當測量結(jié)果為09AH，根據(jù)公式：計算電壓=（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)換算后出來的為實際數(shù)值≈15.1V。這個過程可在PC上處理。

在緊急電話系統(tǒng)，通過單片機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展器件，減少了印刷電路板的面積，同時也增強了抗干擾能力，降低了硬件成本。

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