基于51单片机+TLC549芯片的简易电压采集系统设计

一，TLC549简介

TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATAOUT三条口线进行串行接口。具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC549为40000次/s。总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于较小信号的采样。

引脚定义：

1. REF+：正基准信号输入端
2. ANALOG IN：模拟信号输入端
3. REF-：负基准电压输入端
4. GND：接地端
5. #CS：片选信号，低电平有效
6. DATA OUT：转换结果串行输出端
7. I/O CLOCK：外接时钟输入端
8. VCC：电源输入端

通信协议：

TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/O CLOCK是独立工作的，无需特殊的速度或相位匹配。其工作时序如图2所示。当CS为高时，数据输出(DATA OUT)端处于高阻状态，此时I/O CLOCK不起作用。当CS为低时，AD前一次转换的数据A的最高位A7立马出现在数据线DATA OUT上，其余七位在I/O CLOCK的下降沿依次由时钟同步输出，,因此可在I/O CLOCK的上升沿读取数据，其中值得注意的是：1.图中他tsu（cs）至少要1.4us；2.I/O CLOCK不能超过1.1MHz。读完8位数据后，AD开始转换这一次转换的采样数据B，以便下一次读取转换时，片选信号CS置高，每次转换不超过17us，开始于CS拉低后的第八个I/O CLOCK的下降沿，没有转换完成标志，没有启动控制端，只要读取前一次数据后就马上可以开始新的AD转换，转换完成进入保持状态。

（翻译-摘自TLC549官方芯片参考手册）

二，Proteus仿真图

Proteus连线图

三，程序源代码

/*
*@brief:    51系列单片机+TLC549制作简单的电压采集系统
*@author： 逗比小憨憨
*@website:  https://space.bilibili.com/314404732
*/
#include < reg52.h >
#include < intrins.h >

#define uchar unsigned char 
#define uint  unsigned int  

sbit	dout=P1^0;//数据输出端
sbit 	clock=P1^2;//时钟线
sbit	cs=P1^1;//片选（低电平有效）

uchar TLC549_Obtain(void);
uchar TLC549_Read(void);
void Display_Data(uchar dat);
void Uart_Init(void);
void delay_xms(uint t);


void delay_xms(uint xms)
{
	uint i,j;
	for(i = 0; i < xms; i++)
		for(j = 0; j < 115; j++);
}                                      


void main(void)
{ 
	uchar TLC549_Data;   
 	Uart_Init();

	while(1)
	{
		TLC549_Data = TLC549_Obtain(); 
		Display_Data(TLC549_Data);     
		delay_xms(500);	 
	}						 
}


void Uart_Init(void)
{
	TMOD |= 0X20; 
	TL1 = 0XFD;
	TH1 = 0XFD;	  
	SCON = 0x50;
	PCON = 0;
	EA = 1;
	PS = 1;
	TR1 = 1;
}

uchar TLC549_Read(void)
{
	uchar n=0, tmp;	
	cs = 1;                     //CS置高,片选无效
	clock = 0;
	cs = 0;                     //CS置低,片选有效,同时DO输出高位
	_nop_();
	_nop_();                     //适当延迟时间1.4us Setup Time	

	for(n = 0; n < 8; n++) //串行数据移位输入
	{ 
	    tmp < <= 1;			
	    tmp |=  dout;
	    clock = 1;        //0.4us
	    _nop_();        //延迟0.1us
	    clock = 0;        //0.4us
	}
	cs = 1;            //CS置高,片选无效
	for(n = 17; n != 0; n--) 
		_nop_();  //下一次转换需要延迟17us
	return tmp;
}

/*
*	TLC549数据获取
*/
uchar TLC549_Obtain(void)
{
	uchar dat;
	dat=TLC549_Read();
	return dat;
}

void Display_Data(uchar dat)
{
	int disdat;
	uchar dis[4];
	uchar i = 0;
  	disdat = (int)(5.0*dat / 256 * 100);
	dis[0] = disdat/100+'0';
	dis[1] = 0x2e;
	dis[2] = disdat%100/10+'0';
	dis[3] = disdat%10+'0';
	while(i < 4)
	{
		SBUF = dis[i];
		while(!TI);
		TI = 0;	
		i ++;
	}
	SBUF = 0x0a;
	while(!TI);
	TI = 0;	
	SBUF = 0x0d;
	while(!TI);
	TI = 0;		
}

四，运行效果图

运行效果图