一个单片机串行数据采集/传输模块的设计

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；V_CC为电源；GND为地。

    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。

    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	；数据缓冲区首地址30H→R0
	MOV     R1,#00000000B	；0通道方式/通道数据
	ACALL  RD_AD	；第一次读取的转换结果可能不准确,丢弃。
	MOV     R1,#00010000B	；1通道方式/通道数据
	ACALL  RD_AD	；送1通道方式/通道数据并读第0通道转换结果
	MOV     @R0,R2	；转换结果存放到数据缓冲区,下同
	INC    R0
	MOV     @R0,R3
	INC    R0
	MOV     R1,#00100000B	；2通道方式/通道数据
	ACALL  RD_AD	；送2通道方式/通道数据并读第1通道转换结果
	MOV     @R0,R2
	INC    R0
	MOV     @RO,R3
	INC    R0
	…………	；其它通道操作方式类推
	RET

    单片机通过编程产生串行时钟，并按时序发送与接收数据位，完成通道方式/通道数据的写入和转换结果的读出，程序如下，供数据采集模块“DATA_SAM” 调用。

	CLK    EQU      P3.3
	DIN    EQU      P3.4
	DOUT   EQU      P3.5
	CS

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