A/D转换器TLC0838在高速公路紧急电话系统中的应用

2007-03-26 14:20:59来源: 电子技术 关键字:监控  周期  充电  引脚
紧急电话系统是高速公路交通通信设备配套设施之一,由路侧分机和监控中心控制设备构成。路侧分机需要对供电、充电电压进行周期性的数据采集,经过A/D转换器,将模拟电压信号转换为数字信号定期的传输到监控中心。

A/D转换转换器,根据输出的信号格式,可分为并行A/D和串行A/D。并行方式一般在转换后可直接读取数据,但芯片的引脚比较多;串行方式所用芯片引脚少、封装小,在PCB板上占用的空间也小,但需要通过软件处理才能得到所需要的数据。

TLC0838简介

TLC0838的主要特点

TLC0838是美国德州仪器公司生产的8位逐次逼近模数转换器。具有输入可配置的多通道多路器和串形输入输出方式。这些接口在与微控制器连接时可以配置成移位寄存器,其多路器可由软件配置为单端或差分输入,也可以配置为伪差分输入。另外,其输入基准电压大小可以调整。存全8位分辨率下,它允许任意小的模拟电压编码间隔。由于TLc0838采用的是串行输入结构,因此封装体积小,可节省51系列单片机I/O资源,价格也较适中。其种类有商业级别,工作环境为0℃~+70℃,_T业级别,工作环境为-40℃~+85℃。更高的可达-40℃~+125℃。在实际运用中我们选用的是TL0838I型号,满足了实际需要。TLc0838主要特点如下:

(1)8位分辨率;

(2)易于和微处理器接口或独立使用;

(3)可满量程工作;

(4)可用地址逻辑多路器选通8输入通道;

(5)单5V供电,范围为0~5V:

(6)输入和输出与TTL、CMOS电平兼容;

(7)时钟频率为250kHz时,其转换时间为32μs;

(8)总调整误差为±1LSB。

工作特点

TLC0838可通过和微控制器相连的串行数据链路来传送控制命令,在使用前需要对通道进行选择和输入端进行配置,其控制逻辑表如表1所列。

输人配置可在多路器寻址时序中进行。多路器地址可通过DI端移人转换器。多路器地址选择模拟输入通道可决定输入是单端输入还是差分输入。当输入是差分时,应分配输入通道的极性,并应将差分输入分配到相邻的输入通道对中。例如通道0和通道1可被选为一对差分输入。另外,在选择差分输入方式时,极性也可以选择。一对输入通道的两个输入端的任何一个都可以作为正极或负极。

通常TTLC0838在输出以最高位(MSB)开头的数据流后,会以最低位(LSB)开头重输出一遍(前面的数据流)。

引脚功能描述

TLC0838的引脚排列如图1所示,其中CH0~CH7为模拟输入端;Cs为片选端;DI为串行数据输入,该端仅在多路器寻址时(MUX Settling Time)才被检测;DO为A/D转换结果的三态串行输出端;CLK为时钟;SARS为转换状态输出端,该端为高电平时,表示转换正在进行,为低电平则表示转换完成;REF为参考电压输入端;VCC为电源;DGTLGND为数字地,ANGL GND为模拟地,COM公共端;/SE为数据保持,输出,该端为高电平时,数据保存在数据线上,该端为低电平时,数据输出。

与单片机的接口电路设计

TLC0838与AT89s51单片机的硬件接口电路电路原理如图2所示。图中,单片机的P1.4接TLC0838的片选信号,P1.6用于产生A/D转换的时钟,P1.5为一个双向I/O口,可用于对模拟输入进行配置及输出转换所得的数据。在这里,模拟信号以单端方式输入,参考电压为5V,即A/D模拟量的输入范围为0~5V。由于在实际运用中被检测信号电压超过12v,因此通过电阻分压网络对被检测信进行分压,分得电压为Ui=2.5K/10K+2.5K=1/5VA(以VA为例)。为了保护检测引脚不被损坏,在输入引脚处各加一个4.7v稳压二极管。图中电解电容起到滤波作用,能够滤掉电源线上微小干扰。

由于篇幅有限,图中只画出第0、1通道,模拟输入接口检测电路,VA接太阳能电压正极,VB蓄电池电压正极。其他通道接口电路与此相同。

单片机的软件设计

工作时,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,完成对通道数据的写人设置和转换结果的读出。与TLC0838有关的代码截取如下:

TLC0838在测量量程为0~5v,十六进制表示为OOH—FFH,例如,当测量结果为09AH,根据公式:计算电压=(9A/FF)*5=3.019v,由于电路上采用了分压方法,冈此需要将转换结果*5,经换算后出来的为实际数值≈15.1V。这个过程可在PC上处理。

在紧急电话系统,通过单片机I/0引脚与有TLC0838连接,只需3根引脚,该方式在完成模、数转换功能的前提下省却了大量外部扩展器件,减少了印刷电路板的面积,同时也增强了抗干扰能力,降低了硬件成本。

关键字:监控  周期  充电  引脚

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