一个单片机串行数据采集/传输模块的设计

技术分类: 嵌入式系统  | 2005-10-23
来源:电子产品世界

        在微机测控系统中,经常要用到A/D转换。常用的方法是扩展一块或多块A/D采集卡。当模拟量较少或是温度、压力等缓变信号场合,采用总线型A/D卡并不是最合适、最经济的方案。这里介绍一种以GNS97C2051单片机为核心,采用TLC2543 12位串行A/D转换器构成的采样模块,该模块的采样数据由单片机串口经电平转换后送到上位机(IBM PC兼容机)的串口COM1或COM2,形成一种串行数据采集串行数据传输的方式。经实践调试证实:该模块功耗低、采样精度高、可靠性好、接口简便,有一定实用价值。

       1   主要器件介绍

       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;VCC为电源;GND为地。

引脚排列


       1.2 GMS97C2051单片机

       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。

MAX3232引脚图

       2   硬件设计

       硬件电路如图4所示。

 硬件电路

        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。

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