一個單片機串行數據采集/傳輸模塊的設計

　　在微機測控系統中，經常要用到A/D轉換[陽光電子學校維修專家友情提示]。常用之方法是擴展一塊或多塊A/D采集卡[陽光電子學校維修專家友情提示]。當模擬量較少或是溫度、壓力等緩變信號場合，采用總線型A/D卡并不是 合適、 經濟之方案[陽光電子學校維修專家友情提示]。這里介紹一種以GNS97C2051單片機為核心，采用TLC2543 12位串行A/D轉換器構成之采樣模塊，該模塊之采樣數據由單片機串口經電平轉換后送到上位機（IBM PC兼容機）之串口COM1或COM2，形成一種串行數據采集串行數據傳輸之方式[陽光電子學校維修專家友情提示]。經實踐調試證實：該模塊功耗低、采樣精度高、可靠性好、接口簡便，有一定實用價值[陽光電子學校維修專家友情提示]。  

　　1、主要器件介紹

　　1.1 TLC2543串行A/D轉換器

　　模塊采用TI公司之TLC2543 12位串行A/D轉換器，使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程[陽光電子學校維修專家友情提示]。由于是串行輸入結構，能夠節省51系列單片機I/O資源，且價格適中[陽光電子學校維修專家友情提示]。其特點有：

　　（1）12位分辨率A/D轉換器；
　　（2）在工作溫度范圍內10μs轉換時間；
　　（3）11個模擬輸入通道；
　　（4）3路內置自測試方式；
　　（5）采樣率為66kbps；
　　（6）線性誤差+1LSB（max）
　　（7）有轉換結束（EOC）輸出；
　　（8）具有單、雙極性輸出；
　　（9）可編程之MSB或LSB前導；
　　（10）可編程之輸出數據長度[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　TLC2543之引腳排列如圖1所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。圖1中AIN0～AIN10為模擬輸入端；為片選端；DIN 為串行數據輸入端；DOUT為A/D轉換結果之三態串行輸出端；EOC為轉換結束端；CLK為I/O時鐘；REF+為正基準電壓端；REF-為負基準電壓端；VCC為電源；GND為地[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　1.2 GMS97C2051單片機

　　GMS97C2051是武漢力源公司和韓國LG公司聯合推出之一種性能價格比極高之 8位單片機，其指令系統與MCS-51系列完全兼容[陽光電子學校維修專家友情提示]。GMS97C2051與AT89C2051兼容（可直接替換），但其性能價格比優于AT89C2051[陽光電子學校維修專家友情提示]。引腳排列如圖2所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　1.3 電平轉換器MAX3232

　　MAX3232為RS-232收發器，簡單易用，單+5V電源供電，僅需外接幾個電容即可完成從TTL電平到RS-232電平之轉換，引腳排列如圖3所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　2、硬件設計

　　硬件電路如圖4所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　單片機GMS97C2051是整個系統之核心，TLC2543對輸入之模擬信號進行采集，轉換結果由單片機通過P3.5（9腳）接收，AD芯片之通道選擇和方式數據通過P3.4（8腳）輸入到其內部之一個8位地址和控制寄存器，單片機采集之數據通過串口（3、2腳）經MAX3232轉換成RS232電平向上位機傳輸[陽光電子學校維修專家友情提示]。圖中串行LCD顯示電路僅用于調試，對采集/傳輸之數據進行監測[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　3、單片機軟件設計

　　單片機程序主要括串行數據采集模塊“DATA_SAM”和串行數據傳輸模塊“RS232”，調試所用到之顯示子程序在此略去[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　TLC2543之通道選擇和方式數據為8位，其功能為：D7、D6、D5和D4用來選擇要求轉換之通道，D7D6D5D4=0000時選擇0通道，D7D6D5D4=0001時選擇1通道，依次類推；D3和D2用來選擇輸出數據長度，本程序選擇輸出數據長度為12位，即D3D2=00或D3D2=10；D1，D0選擇輸入數據之導前位，D1D0=00選擇高位導前[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　TLC2543在每次I/O周期讀取之數據都是上次轉換之結果，當前之轉換結果在下一個I/O周期中被串行移出[陽光電子學校維修專家友情提示]。第一次讀數由于內部調整，讀取之轉換結果湖南陽光電子學校維修專家認為：也許不準確，應丟棄[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　數據采集程序如下：

　　DATA_SAM:
　　MOV　　 R0,#30H ；數據緩沖區首地址30H→R0
　　MOV　　 R1,#00000000B ；0通道方式/通道數據
　　ACALL RD_AD ；第一次讀取之轉換結果湖南陽光電子學校維修專家認為：也許不準確,丟棄[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　MOV　　 R1,#00010000B ；1通道方式/通道數據
　　ACALL RD_AD ；送1通道方式/通道數據并讀第0通道轉換結果
　　MOV　　 @R0,R2 ；轉換結果存放到數據緩沖區,下同
　　INC　　R0
　　MOV　　 @R0,R3
　　INC　　R0
　　MOV　　 R1,#00100000B ；2通道方式/通道數據
　　ACALL RD_AD ；送2通道方式/通道數據并讀第1通道轉換結果
　　MOV　　 @R0,R2
　　INC　　R0
　　MOV　　 @RO,R3
　　INC　　R0
　　………… ；其它通道操作方式類推
　　RET

　　單片機通過編程產生串行時鐘，并按時序發送與接收數據位，完成通道方式/通道數據之寫入和轉換結果之讀出，程序如下，供數據采集模塊“DATA_SAM” 調用[陽光電子學校維修專家友情提示]。

　　CLK　　EQU　　 P3.3
　　DIN　　EQU　　 P3.4
　　DOUT EQU　　 P3.5
　　CS　　 EQU　　 P3.7
　　RD_AD:
　　CLR　　CLK ；清I/O時鐘
　　SETB CS ；設置片選為高
　　CLR　　CS ；設置片選為低
　　MOV　　 R4,#08 ；先讀高8位
　　MOV　　A, R1 ；把方式/通道控制字放到A
　　LOP1:
　　MOV　　C,DOUT ；讀轉換結果
　　RLC　　A ；A寄存器左移，移入結果數據位，移出方式/通道控制位
　　MOV　　 DIN,C ；輸出方式/通道位
　　SETB CLK ；設置I/O時鐘為高
　　CLR　　CLK ；清I/O時鐘
　　DJNZ R4,LOP1 ；R4不為0，則返

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