A/D转换器TLC0838在高速公路电话系统中的应用

紧急电话系统是高速公路交通通信设备配套设施之一，由路侧分机和监控中心控制设备构成。路侧分机需要对供电、充电电压进行周期性的数据采集，经过A／D转换器，将模拟电压信号转换为数字信号定期的传输到监控中心。

A／D转换转换器，根据输出的信号格式，可分为并行A／D和串行A／D。并行方式一般在转换后可直接读取数据，但芯片的引脚比较多；串行方式所用芯片引脚少、封装小，在PCB板上占用的空间也小，但需要通过软件处理才能得到所需要的数据。

TLC0838简介

TLC0838的主要特点

TLC0838是美国德州仪器公司生产的8位逐次逼近模数转换器。具有输入可配置的多通道多路器和串形输入输出方式。这些接口在与微控制器连接时可以配置成移位寄存器，其多路器可由软件配置为单端或差分输入，也可以配置为伪差分输入。另外，其输入基准电压大小可以调整。存全8位分辨率下，它允许任意小的模拟电压编码间隔。由于TLc0838采用的是串行输入结构，因此封装体积小，可节省51系列单片机I／O资源，价格也较适中。其种类有商业级别，工作环境为0℃～+70℃，_T业级别，工作环境为－40℃～+85℃。更高的可达－40℃～+125℃。在实际运用中我们选用的是TL0838I型号，满足了实际需要。TLc0838主要特点如下：

(1)8位分辨率；

(2)易于和微处理器接口或独立使用；

(3)可满量程工作；

(4)可用地址逻辑多路器选通8输入通道；

(5)单5V供电，范围为0～5V：

(6)输入和输出与TTL、CMOS电平兼容；

(7)时钟频率为250kHz时，其转换时间为32μs；

(8)总调整误差为±1LSB。
工作特点

TLC0838可通过和微控制器相连的串行数据链路来传送控制命令，在使用前需要对通道进行选择和输入端进行配置，其控制逻辑表如表1所列。

输人配置可在多路器寻址时序中进行。多路器地址可通过DI端移人转换器。多路器地址选择模拟输入通道可决定输入是单端输入还是差分输入。当输入是差分时，应分配输入通道的极性，并应将差分输入分配到相邻的输入通道对中。例如通道0和通道1可被选为一对差分输入。另外，在选择差分输入方式时，极性也可以选择。一对输入通道的两个输入端的任何一个都可以作为正极或负极。

通常TTLC0838在输出以位(MSB)开头的数据流后，会以位(LSB)开头重输出一遍(前面的数据流)。
引脚功能描述

TLC0838的引脚排列如图1所示，其中CH0～CH7为模拟输入端；Cs为片选端；DI为串行数据输入，该端仅在多路器寻址时(MUX Settling Time)才被检测；DO为A／D转换结果的三态串行输出端；CLK为时钟；SARS为转换状态输出端，该端为高电平时，表示转换正在进行，为低电平则表示转换完成；REF为参考电压输入端；VCC为电源；DGTLGND为数字地，ANGL GND为模拟地，COM公共端；／SE为数据保持，输出，该端为高电平时，数据保存在数据线上，该端为低电平时，数据输出。

与单片机的接口电路设计

TLC0838与AT89s51单片机的硬件接口电路的电路原理如图2所示。图中，单片机的P1.4接TLC0838的片选信号，P1.6用于产生A／D转换的时钟，P1.5为一个双向I／O口，可用于对模拟输入进行配置及输出转换所得的数据。在这里，模拟信号以单端方式输入，参考电压为5V，即A／D模拟量的输入范围为0～5V。由于在实际运用中被检测信号电压超过12v，因此通过电阻分压网络对被检测信进行分压，分得电压为Ui=2.5K／10K+2.5K=1／5VA(以VA为例)。为了保护检测引脚不被损坏，在输入引脚处各加一个4.7v稳压二极管。图中电解电容起到滤波作用，能够滤掉电源线上微小干扰。

由于篇幅有限，图中只画出第0、1通道，模拟输入接口检测电路，VA接太阳能电压正极，VB蓄电池电压正极。其他通道接口电路与此相同。

单片机的软件设计

工作时，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，完成对通道数据的写人设置和转换结果的读出。与TLC0838有关的代码截取如下：

TLC0838在测量量程为0～5v，十六进制表示为OOH—FFH，例如，当测量结果为09AH，根据公式：计算电压=(9A／FF)*5=3.019v，由于电路上采用了分压方法，冈此需要将转换结果*5，经换算后出来的为实际数值≈15.1V。这个过程可在PC上处理。

在紧急电话系统，通过单片机I／0引脚与有TLC0838连接，只需3根引脚，该方式在完成模、数转换功能的前提下省却了大量外部扩展器件，减少了印刷电路板的面积，同时也增强了抗干扰能力，降低了硬件成本。