串行AD转换器TLC2543与51单片机的接口设计

　　TLC2543是11个输入端的12位模数转换器，具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简单、价格低等优点，应用前景好。由于它带有串行外设接口(SPI，Seri－al PeripheralInterface)，而51系列单片机没有SPI，因此研究它与51单片机的接口就非常有意义。

1　TLC2543的引脚及功能
　　TLC2543是12位开关电容逐次逼近模数转换器，有多种封装形式，其中DB、DW或N封装的管脚图见图1。引脚的功能简要分类说明如下。

 
    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。

2　TLC2543的使用方法
2．1　控制字的格式
　　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，对于0通道至10通道，该4位分别为0000～1010H，当为1011～1101时，用于对TLC2543的自检，分别测试(V_REF＋＋V_REF－)/2、V_REF－、V_REF＋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。

2．2　转换过程
　　上电后，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。TLC2543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10μs，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。

3　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。

　　下面是采用C51编写的A/D转换程序。其中port是待采集的模拟量通道号，ad_data是采样值。delay()是延时函数，大约为20微秒。