一个单片机串行数据采集/传输模块的设计

　　在微机测控系统中，经常要用到A/D转换[阳光电子学校维修专家友情提示]。常用之方法是扩展一块或多块A/D采集卡[阳光电子学校维修专家友情提示]。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 合适、 经济之方案[阳光电子学校维修专家友情提示]。这里介绍一种以GNS97C2051单片机为核心，采用TLC2543 12位串行A/D转换器构成之采样模块，该模块之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）之串口COM1或COM2，形成一种串行数据采集串行数据传输之方式[阳光电子学校维修专家友情提示]。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[阳光电子学校维修专家友情提示]。  

　　1、主要器件介绍

　　1.1 TLC2543串行A/D转换器

　　模块采用TI公司之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[阳光电子学校维修专家友情提示]。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[阳光电子学校维修专家友情提示]。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）可编程之MSB或LSB前导；
　　（10）可编程之输出数据长度[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　TLC2543之引脚排列如图1所示[阳光电子学校维修专家友情提示]。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转换结果之三态串行输出端；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[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　1.2 GMS97C2051单片机

　　GMS97C2051是武汉力源公司和韩国LG公司联合推出之一种性能价格比极高之 8位单片机，其指令系统与MCS-51系列完全兼容[阳光电子学校维修专家友情提示]。GMS97C2051与AT89C2051兼容（可直接替换），但其性能价格比优于AT89C2051[阳光电子学校维修专家友情提示]。引脚排列如图2所示[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　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电平之转换，引脚排列如图3所示[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　2、硬件设计

　　硬件电路如图4所示[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　单片机GMS97C2051是整个系统之核心，TLC2543对输入之模拟信号进行采集，转换结果由单片机通过P3.5（9脚）接收，AD芯片之通道选择和方式数据通过P3.4（8脚）输入到其内部之一个8位地址和控制寄存器，单片机采集之数据通过串口（3、2脚）经MAX3232转换成RS232电平向上位机传输[阳光电子学校维修专家友情提示]。图中串行LCD显示电路仅用于调试，对采集/传输之数据进行监测[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　3、单片机软件设计

　　单片机程序主要括串行数据采集模块“DATA_SAM”和串行数据传输模块“RS232”，调试所用到之显示子程序在此略去[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　TLC2543之通道选择和方式数据为8位，其功能为：D7、D6、D5和D4用来选择要求转换之通道，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选择输入数据之导前位，D1D0=00选择高位导前[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　TLC2543在每次I/O周期读取之数据都是上次转换之结果，当前之转换结果在下一个I/O周期中被串行移出[阳光电子学校维修专家友情提示]。第一次读数由于内部调整，读取之转换结果湖南阳光电子学校维修专家认为：也许不准确，应丢弃[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　数据采集程序如下：

　　DATA_SAM:
　　MOV　　 R0,#30H ；数据缓冲区首地址30H→R0
　　MOV　　 R1,#00000000B ；0通道方式/通道数据
　　ACALL RD_AD ；第一次读取之转换结果湖南阳光电子学校维修专家认为：也许不准确,丢弃[阳光电子学校维修专家友情提示]。
　　MOV　　 R1,#00010000B ；1通道方式/通道数据
　　ACALL RD_AD ；送1通道方式/通道数据并读第0通道转换结果
　　MOV　　 @R0,R2 ；转换结果存放到数据缓冲区,下同
　　INC　　R0
　　MOV　　 @R0,R3
　　INC　　R0
　　MOV　　 R1,#00100000B ；2通道方式/通道数据
　　ACALL RD_AD ；送2通道方式/通道数据并读第1通道转换结果
　　MOV　　 @R0,R2
　　INC　　R0
　　MOV　　 @RO,R3
　　INC　　R0
　　………… ；其它通道操作方式类推
　　RET

　　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，完成通道方式/通道数据之写入和转换结果之读出，程序如下，供数据采集模块“DATA_SAM” 调用[阳光电子学校维修专家友情提示]。

　　CLK　　EQU　　 P3.3
　　DIN　　EQU　　 P3.4
　　DOUT EQU　　 P3.5
　　CS　　 EQU　　 P3.7
　　RD_AD:
　　CLR　　CLK ；清I/O时钟
　　SETB CS ；设置片选为高
　　CLR　　CS ；设置片选为低
　　MOV　　 R4,#08 ；先读高8位
　　MOV　　A, R1 ；把方式/通道控制字放到A
　　LOP1:
　　MOV　　C,DOUT ；读转换结果
　　RLC　　A ；A寄存器左移，移入结果数据位，移出方式/通道控制位
　　MOV　　 DIN,C ；输出方式/通道位
　　SETB CLK ；设置I/O时钟为高
　　CLR　　CLK ；清I/O时钟
　　DJNZ R4,LOP1 ；R4不为0，则返

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