串行输出ADC芯片MAX110／111的应用.pdf

期 技术交流 串行输出 AD C芯片 MAX1 1 0 1 1 1 万鹏 的应用 弋P 摘要： A D C芯片 MA X 1 I O MA X 1 1 1 在转换完成后可将数据串行输出 在与 P联接时 大大减少联线的数目 延长了信号的传输距离 提高了系统的可靠性 。本文介绍 篓 的 电 。 癸 关 键 词 显 生 主 筮 岛垒 旦 茎 垫 量茗 管 聋 ： 在自动检测与控制系统中 A D转换器的 应用是极 为广泛的。但由于一般的 AD C芯片 均为并行数据输出 A D C芯片与 P之间的连 线复杂 信号的传输距离受到很大的限制。另 外 在分辨率 大于 8位时 对于通用性很强的 8 位 P来说 要分两次读取结果 还需要增加 外围元器件以便与之接口。为此 这里介绍一 种将转换后 的数据串行输 出的 AD C芯片 MA X1 1 0 MAXI 1 i 它可 明显地 简化 AD转 换电路的硬件结构， 大大增加信号的传输距 离， 提高抗干扰性 这对于对温度压力等变化 速率较低的物理量进行远距离实时检测的系 统 具有广泛的应用前景 。 芯片介绍 MAX1 1 0 MAXi 1 1是 分辨 率 为 1 4位、 数据串行输出的双通道低速 A D转换器芯片 内部采用自动校准技术， 不需附加任何外围元 器件即可工作。 工作电流约为 0 6 m A， 掉电保 持电流仅 4 z A， 故特别适用于智能仪表、 数字 实时检测与控制系统等。其中MA X 1 1 0 采用 土5 V 直流 电源 ， 可转换 土3 v 之 间的差 模 电 压信号， 转换线性度为 0 0 3 ； MA X 1 1 1 采用 +5 v单电源供电， 可转换1 5 V范围内的 差模信号 ， 线性度为 0 Q 5 。 其余主要性能参 数为： 输出 1 4 位数字信号外加符号位与溢出 位， 两通道模拟量输入 转换速度为 5 O 次 秒。 l l 部结构框 维普资讯 电子与仪表 1 9 9 7年第 4期 技术交流 芯片采用 l 6 脚双列直插式封装 引脚与 部框图参看图 1 其工作原理如 F： 转换前 、 先 由 I t P向 AD C芯 片传送有关控 制字 、 以便 一 片进行自 动零校准、 增益控制以及传输欲转 换的通道、 时钟频率的分频系数等信息 转换 开始时、 B U S Y为低 电平 欲转换的差模信号 先经精 密 Ul 转 换器 变换 为 电流信 号 再 经 一 闭环变换为占空度与输入模拟信号 幅度成正比的方波信号， 去控制可逆计数器计 数。计数脉冲发生器发出的脉冲 可用程控进 行 l 或 2 或 4 分频后， 供计数器作计数脉冲， 以 选 择 最 台适 的转 换 精 度 。计 数 完 成后 B U S Y 信号变为高电平， 表示转换结束。 P可 通过中断( 并非指串行中断) 或查询方式获取 该信号， 并通过置MA X1 1 0 MAX I l 1 的c s 端 为低来选通 A D C芯片， 读取结果。 读取时， t t P 一 方面将下次转换与否的控制字( 共 l 6 位) 在 S C L K同步脉冲作用下通过 D I N端逐位送入 A D C 片中的串行移位寄存器， 另一方面从 D O U T端读八转换完的 l 6 位数字信号。 读操 作完成后 P令 ADC的c s 端 为 1 ， B US Y 端 同时变低， MAXJ 1 0 MAX 】 就按新 的控 制 宇停止转换或开始下一次 A D转换。 读写时序 如图 2 所示。 ! ： ! ! ! ! 一 ： ! ! ! ! 一 I J X ”m X u m ： 读写操 作币意 上电后 初次AD转换之前或需改换转换 参数时 须先将有关控制字送入芯片中的控制 寄存器以建立转换环境。控制字分调零、 增益 枝准和通道控制字三种 ， 均 l 6 位 各位的意义 如附表所示 。 附 衷 数 位 名 柞 作 用 NO- - OP = 1 保 存 托 制字 - 井于cs = I 时 拈 砍 转换 、 NO-OP一 j 5 一 O AD C 的 设 置 变 但c s 时不进 行 AD转换 5 ， 6 ， 1 3 ， l d 仅用于恻试 置零 g l 2 转换时间控制位 7 8 D V 2 ， D V 4 外部时钟控制位 4 C H S 输入通道控制位 3 C A L 增益控制位 2 内部凋零控制位 1 P D X 振荡器电源控制位 0 PD 模拟 电路 电源控制位 与单片机接 口应用实例 下面以刺用 8 0 3 1 通过 MA XJ 】 l 的通道 1 对外部信号采样变换为例， 说明芯片的使用方 法及其编程。 为存放采样数据， 8 0 3 l 扩展一片 外部 R A M 由前述可知 8 0 3 1 与MA X1 】 1 之 间只需 6 根联线， 如图 3 所示。 MA X1 】 的转 换结束信号百 谣 接 8 0 3 1 的外部中断 0 的输 入端， 同步脉冲由软件产生 通过 8 0 3 1 的 P 1 1 脚送 MA X1 1 1 的 S C L K端， 转换结果的读 取是在 中断服务 中进行的。 在 中断服 筹子程序 中 和用 P 1 0选通 ADC 片， 通过 P【 1送 出同步脉冲信号 S C L K， P 1 2 在 S C L K 的上 升沿将控制字送入MA X1 1 1 的 D I N脚， 再从 P1 ， 3脚读入 同步 脉冲作 用下 MAX1 1 1输 出 的串行数据。这些都是按位进行的 每 8 位为 一 个单位 ， 即一个字节 读得的数据 按字节送 入外部 R A M 从 0 1 0 0 H开始的单元内 由控 制字的定义可知 在首次转换之前 须先向 MAX1 1 1 送入以下三个控制字： 零校准控制字 9 2 0 0 H 增益校准控制字9 2 0 8 H 通道 l 控制字 9 2 1 4 H ( 通 道 0 为 9 2 0 4 H) 维普资讯 电子与仪表 1 9 9 7年第 4 期 技术 交流 每个控制字都是 l 6 位 ， 8 0 3 1 分两次将其串行 送入MA X 1 1 芯片中的控制寄存器内。 在 端变为高 电平后， A D C进入转换 面 信号 变高。 丰程序 l 3 应卅示意图 4 9 h， # 0 1 h ml 8 h # 0 0： lf 7 # 92 h n 3 0 , f 6 # 0 o h InO V r 7。 # 92 h I O v r 6 # 0 8 h m 7 # 92 h m U v r 6， # 4 h l f t t _ r J 17 l c h， T 6 c 0 s cl ln 1 c 0 ： r 1 。 r 7： r 5 # 0 2 P】 0； r 2 # 0 8 r l P1 _ 2， c Pl l ： P l r 2， c a 0 r l r 6； r 5， c a l 2 Pl _ 0 j ： 置 RAM 地址指针 进零 棱准控制字 9 2 0 ( H 调写控制宇子程序 写增 益控 制字 9 2 0 8 H 写通道控制 字 9 2 1 4 H 通道控制 字送 3区的 r 7 r 6 开中断 免许中断请求 边 沿自 自 发 写控制字于程序 选通 MAXl l l的c s 端 构造 同步脉冲 写第=字节 换 3区 2 mo v d p h 4 9 h d P1 4 8 h c l r P】 0； 1 13 O V r 1 f 7 lr 5 # 0 2 l o o p 2v r 2 # 0 8 】 o o pl ：f l c r l ； l n o v P】 2 c 【 f P l j c 【 b P l lj 1 1 o v c P1 3； d ) n z 1- 2 o o p l l Mx d口t r， a l r 1 f 6I d j nz r 5， l oo p2 c 【 b P1 0 j f ) 0 v t 9 h dp h m0 v 4 8 h， dD 】 pop dP【 p op d p h 选面 MAXl l l 芯 片 设循环变量 孵位 构造同步脉冲 选出控制字 逐位读A 十字节 完成 存 R AM 修改指针 第=字节操作 读 完 保存地址 出栈 返 回 讨论 1 若不用中断方式， 可采用查询方式， 例 如 B US Y 端与 8 0 3 J的 P【 4脚直 接相联 则 不需反相器， 但 C P U 的效率将因查询而降 低。 2 若用光耦联接 只需 5 条联线， 无需共 地， 信号传输距离可大大增加 3 若两个通道交替采样， 应在读取采样值 时每次改换通道控制字。 4 一 S C L K 可 由 MA X 1 1 1内部产 生， 但 8 0 3 J 应与之同步， 即在 S C L K下降沿后准备 好控制字 上升沿时刻送出后 读入 D O U T端 的信号。 i 0 维普资讯