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单片机串行数据采集传输模块的设计

发布时间:2020-07-21 17:53:28 阅读: 来源:管子钳厂家

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。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。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。3 单片机软件设计 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。

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