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1、模块采用 TI 公司的 TLC254312 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10s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 AIN0AI
2、N10 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。I/OCLOCK：控制输入输出的时钟，由外部输入。DATAINPUT：控制字输入端，用于选择转换及输出数据格式。DATAOUT：A/D 转换结果的输出端。TLC2543的使用方法控制字为从 DATAINPUT端串行输入的 8 位数据，它规定了 TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度、输出数据的格式。其中高 4 位(D7 D4) 决定通道号，对
3、于 0 通道至 10 通道，该 4 位分别为 00001010H，当为 1011 1101 时，用于对 TLC2543的自检，分别测试 (VREF VREF)/2 、VREF、VREF的值，当为 1110 时， TLC2543进入休眠状态。低 4 位决定输出数据长度及格式，其中 D3、D2 决定输出数据长度， 01 表示输出数据长度为 8 位，11 表示输出数据长度为 16 位，其他为 12 位。 D1 决定输出数据是高位先送出，还是低位先送出，为 0 表示高位先送出。 D0 决定输出数据是单极性 ( 二进制 ) 还是双极性 (2 的补码 ) ，若为单极性，该位为 0，反之为 1。转换过程上电
4、后，片选 CS必须从高到低，才能开始一次工作周期，此时 EOC为高，输入数据寄存器被置为 0，输出数据寄存器的内容是随机的。开始时， CS片选为高， I/O CLOCK、 DATA INPUT被禁止， DATA OUT呈高阻状，EOC为高。使 CS变低， I/OCLOCK、DATAINPUT使能， DATAOUT脱离高阻状态。12 个时钟信号从 I/OCLOCK 端依次加入，随着时钟信号的加入，控制字从DATAINPUT一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入 TLC2543(高位先送入 ) ，同时上一周期转换的 A/D 数据，即输出数据寄存器中的数据从 DATAOUT一位一位地移出。 TLC25
5、43收到第 4 个时钟信号后，通道号也已收到，此时 TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样， 并保持到第 12 个时钟的下降沿。 在第 12 个时钟下降沿，EOC变低，开始对本次采样的模拟量进行 A/D 转换，转换时间约需 10s，转换完成后 EOC变高，转换的数据在输出数据寄存器中， 待下一个工作周期输出。此后，可以进行新的工作周期。TLC2543与单片机的接口和采集程序目前使用的 51 系列单片机没有 SPI 接口，为了与 TLC2543接口，可以用软件功能来实现 SPI 的功能，其硬件接口如图 2 所示。本示例采用延时进行采集，故省去了 EOC引脚的接口。TLC2543具有 4 线
6、制串行接口，分别为片选端 (CS)，串行时钟输入端 (I/O CLOCK)，串行数据输入端 (DATA IN) 和串行数据输出端 (DATA OUT)。它可以直接与 SPI 器件进行连接，不需要其他外部逻辑。同时，它还在高达 4MHz的串行速率下与主机进行通信。TLC2543 除了具有高速的转换速度外，片内还集成了 ,15 路多路开关，其中 12 路为外部模拟量输入， 3 路为片内自测电压输入。在转换结束后， EOC引脚变为高电平，转换过程中由片内时钟系统提供时钟，无需外部时钟。在AD转换器空闲期间，可以通过编程方式进入断电模式，此时器件耗电只有25pA。TLC2543的工作过程如下：首先在8
7、、12 或 16 时钟周期里向片内控制寄存器写入 8 位的控制字，控制字中的 2 位决定时钟长度， 在最后一个时钟周期的下降沿启动 AD转换过程，经过一段转换时间，在随后的 8、12 或 16 个时钟周期里，从DATA OUT脚读出数据。控制字的前四位 (D7-D4) 代表 11 个模拟通道的地址；当其为1100-1110 时，选择片内检测电压；当其为 1111 时，为软件选择的断电模式，此时， AD转换器的工作电流只有 25uA.控制字的第 3 位和第 4 位(D3 一 D2)决定输出数据的长度， 01 表示输出数据长度为 8 位； 11 表示输出数据长度为 16 位； X1 表示输出数据长
8、度为 12 位， X 可以为 1 或 0。控制字的第 2 位 (D1) 决定输出数据的格式， 0 表示高位在前， 1 表示低位在前。控制字的第 1 位(D0) 决定转换结果输出的格式。当其为 0 时，为无极性输出 ( 无符号二进制数 ) ，即模拟电压为 Vnef+，时，转换的结果为 FFFFH；模拟电压为 Vnef- 时，转换的结果为 0000H;模拟电压等于 (Vnef+-Vnef-)/2 时转换的结果为 8000H。当其为 1 时，为有极性输出 ( 有符号二进制数 ) ，即模拟电压高于 (Vnef+-Vnef-)/2 时符号位为 0；模拟电压低于 (Vnef+-Vnef-)/2 时符号位为
9、 1；模拟电压为 Vnef+时，转换的结果为 7FFH；模拟电压为 Vnef- 时，转换的结果为 800H。模拟电压为 (Vnef+-Vnef-)/2 时，转换的结果为 000H。三、工作时序：以 MSB为前导， 用 CS进行 12 个时钟传送的工作时序如下图所示。1. 上电时， EOC=“1”， CS=“1”2. 使 CS下降，前次转换结果的 MSB即 A11 位数据输出到 Dout 供读数。3. 将输入控制字的 MSB位即 C7送到 Din ，在 CS之后 tsu= 后，使 CLK上升，将 Din 上的数据移入输入寄存器。下降，转换结果的 A10 位输出到 Dout 供读数。5. 在第 4
10、 个 CLK下降时，由前 4 个 CLK上升沿移入寄存器的四位通道地址被译码，相应模入通道接通，其模入电压开始时对内部开关电容充电。6. 第 8 个 CLK上升时，将 Din 脚的输入控制字 C0 位移入输入寄存器后， Din 脚即无效。7. 第 11 个 CLK下降，上次 AD结果的最低位 A0 输出到 Dout 供读数。至此， I/O 数据已全部完成，但为实现 12 位同步，仍用第 12 个 CLK脉冲，且在其第 12 个CLK下降时，模入通道断开， EOC下降，本周期设置的 AD转换开始，此时使 CS 上升。8. 经过时间 tconv=10us, 转换完毕， EOC上升。9. 使 CS下降，转换结果的 MSB位 B11 输出到 Dout 供读数。10. 将新周期的输入控制字的 MSB位 D7 送到 Din，在 CS下降之处， tSU 时间处由CLK上升将 Din 数据移入输入寄存器。下降，将 AD结果的 B10 位输出到 Dout。上电时，第一周期读取的 Dout 数据无效，应舍去。
