串行A_D转换器ADS1110及其在AT89C51单片机中的应用

发布时间：2024-11-28

一６０一

《国外电子元器件》２００８年第２期２００８年２月

●新特器件应用

串行Ａ／Ｄ转换器ＡＤＳｌｌｌ０及其在ＡＴ８９Ｃ５１

单片机中．的应用

黄建兵。郝鹏飞，段明亮

（陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安７１００２１）

摘要：针对５１单片机系统中常用的ＭＤ转换器价格高、精度低的缺点，介绍ｒＩ＇Ｉ公司的１６位的带有１２Ｃ串行接口的Ａ／Ｄ转换器ＡＤＳｌｌｌＯ的工作原理，给出ＡＤＳｌｌｌＯ与ＡＴ８９Ｃ５１单片机系统的接口电路和软件设计。实践证明，ＡＤＳｌｌｌＯ具有高性价比和实用性。关

键词：串行Ａ／Ｄ转换器；１２Ｃ总线；单片机；接口；ＡＤＳｌ

文献标识码：Ａ

１１０

中图分类号：ＴＰ３６８．１

文章编号：１００６—６９７７（２００８）０２—００６０—０４

ＳｅｒｉａｌＡ／ＤｃｏｎｖｅｒｔｅｒＡＤＳｌｌｌ０ａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＡＴ８９Ｃ５１

ＨＵＡＮＧＪｉａｎ－ｂｉｎｇ，ＨＡＯＰｅｎｇ－ｆｅｉ，ＤＵＡＮＭｉｎｇ—ｌｉａｎｇ

（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｃｏｌｌｅｇｅ。Ｓｈａｏｎｘｉ

Ｕｎｉｖｅｒｓ毋ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’∞７１００２１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｅｘｐｅｎｓｅａｎｄｌｏｗａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｌＡ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔ—

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ｕｓｅｄｉｎＭＣＳ５１ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆ

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ｈｉ【ｓｈａｃｃｕｒａｃｙ１６一ｂｉｔＡ／Ｄ

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ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎＡＤＳ１１１０ｗｈｉｃｈｈａｓＦＣｂｕｓａｎｄｂｅｌｏｎｇｓｔｏＴＩＣｏｍｐａｎｙｐｒｏｐｏｓｅｄｈｅｒｅ

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ｔｈｅ

ｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＡＤＳｌ１１０ｔｏＡＴ８９Ｃ５１ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｌｉｓｔ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘａｎｄｐｒａｃ—ｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｒｉａｌＡ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；１２Ｃｂｕｓ：ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＡＤＳｌｌｌ０

１

引言

ＡＴ８９Ｃ５１单片机系统经常使用ⅣＤ转换器。虽

换速率１５次／秒～２４０次／秒；１２Ｃ总线接口（８个有效地址）；电源电压２．７

２．２

Ｖ～５．５

Ｖ；低电流消耗２４０灿Ａ。

ＡＤＳｌｌｌ０的引脚功能

ＡＤＳｌｌｌ０串行Ａ／Ｄ转换器采用６引脚贴片封

然并行Ａ／Ｄ转换器速度高、转换通道多，但其价格高．占用单片机接口资源比串行Ａ／Ｄ转换器多。工业检测控制及智能化仪器仪表中经常采用串行Ａ／Ｄ转换器。ＡＤＳｌｌｌ０是一种精密、可连续自校准的串行刖Ｄ转换器．带有差分输入和高达１６位的分辨率，其串行接口为１２Ｃ总线。ＡＴ８９Ｃ５１单片机通过软件模拟１２Ｃ总线实现与ＡＤＳｌｌｌ０的连接。２

２．１

装，其引脚排列如图１所示。ＶＤＤ：电源端，通常接＋５Ｖ；ＧＮＤ：模拟地和数字地；Ｖ矾＋、ＶⅨ一：采样模拟信号输入端，其范围为２．０４８Ｖ－２．０４８Ｖ；ＳＣＬ：ＶＣ总线时钟线：ＳＤＡ：１２Ｃ总线数据线。

２．３

ＡＤＳｌｌｌＯ的内部结构，

ＡＤＳｌｌｌＯ是由带有可调增益的△一∑型转换器

ＡＤＳｌｌｌ０的特点与内部结构

ＡＤＳｌｌｌ０的特点

完整的数据采集系统和小型ＳＯＴ２３—６封装；片

内核、２．０４８Ｖ的电压基准、时钟振荡器和１２Ｃ总线

内基准电压：精度２．０４８Ｖ＋０．０５％；片内可编程增益放大器ＰＧＡ：片内振荡器；１６位分辨率；可编程的转

图１

Ｖ１Ｎ＋ＧＮＤＳＣＬ

ＡＤＳｌｌｌ０的引脚排列

串行Ａ／Ｄ转换器ＡＤＳｌ１１０及其在ＡＴ８９Ｃ５１单片机中的应用

接口组成。其内部结构如图２所示。

址实现。ＡＤＳｌｌｌ０只能作为从机。

一６ｌ一

ＡＤＳｌｌｌ０的１２Ｃ地址是１００ｌａａａ，其中ａａａ是出

一

ｌ时钟振荡器ｌ

图２

厂时默认设置。ＡＤＳｌｌｌ０有８种不同类型，每种类

ＳＣＬ

ＳＤＡＶＤＤ

型都有不同的１２Ｃ地址。封装上，ＡＤＳｌｌｌ０的每种类型都以ＥＤｘ为标识，其中Ｘ表示地址变量。３．２寄存器

ＡＤＳｌ

ＧＮＤ

１１０含有输出寄存器和配置寄存器。可通

过１２Ｃ端口进行访问。输出寄存器存储加转换结

果，而配置寄存器用于设置ＡＤＳｌ１１０的工作方式，数据速率和可编程增益放大器．也可用于查询器件状态。

３．３

ＡＤＳＩｌｌ０内部结构图

ＡＤＳｌｌｌ０的Ａ／Ｄ转换器内核是由差分开关电容△一∑调节器和数字滤波器组成。调节器测量正模拟输入和负模拟输入的压差，并将其与基准电压相比较。数字滤波器接收高速数据流并输出代码。该代码是一个与输入电压成比例的数字．即Ａ／Ｄ转换后的数据。

ＡＤＳｌｌｌ０片内电压基准是２．０４８

Ｖ。ＡＤＳｌｌｌ０

ＡＤＳｌｌｌ０的读写

３．３．１读操作

若从ＡＤＳｌｌｌ０中读取输出寄存器和配置寄存器的内容，需对ＡＤＳｌｌｌ０寻址。从ＡＤＳｌｌｌ０中读取３个字节，前２个字节是输出寄存器的内容，第３个字节是配置寄存器的内容。读操作时，只读前２个字节而不读第３个字节。ＡＤＳＩ１ｌＯ的读操作时序如图３所示。３．３．２写操作

为了对配置寄存器写操作。要对ＡＤＳｌｌｌ０寻址。并向配置寄存器写入１个字节．但不能向输出寄存器写人字节。其写操作时序如图４所示。４

只能采用内部电压基准该基准。不能测量。也不用于外部电路。ＡＤＳｌｌｌ０．片内集成时钟振荡器用于驱动△一∑调节器和数字滤波器。ＡＤＳｌ１１０的信号输入端设有可编程增益放大器ＰＧＡ，其输入阻抗在差分输入时的典型值为２．８ＭＱ。３

ＡＤＳｌｌｌ０的使用

３．１阳总线接口

ＡＤＳｌｌｌ０通过１２Ｃ总线（内部集成电路）接口通信。ＡＴ８９Ｃ５１单片机的２个Ｉ／Ｏ接口最多可挂接８个ＡＤＳｌｌｌ０．单片机对ＡＤＳｌｌｌ０的识别通过１２Ｃ地

ＡＤＳｌｌｌ０在ＡＴ８９Ｃ５１系统应用

由于ＡＴ８９Ｃ５ｌ单片机没有１２Ｃ总线接口，可通

４．１硬件设计

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由主机发出开始

［扫ＡＤＳｌ１１０应答

来自ＡＤＳｌｌｌ０

由主机应答

卜——————一Ｉ２ｃ隶属地址字节—————————■—————一输出寄存器高字节—————一

ＳＣＬ

（继续）

ＳＤＡ

（继续）

ｆｌＡＤＳｌｌｌ０

卜———一输出寄存器低字节——————＿．卜卜——————一组态寄存器———————一

图３

来自主机

来自ＡＤｓｌｌｌ０

主机发出停止

ＡＤＳｌｌｌ０读操作时序图

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一６７一

《国外电子元器件）２００８年第２期

１

９

１

２００８年２月

９

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由主机发出开始

由ＡＤＳｌｌｌ０应答由主机

卜——————一Ｉ２ｃ隶属地址字节—————————叶————————一组态寄存器——————一

图４

由ＡＤＳｌｌｌ０应答发出停止

ＡＤＳｌｌｌ０写操作时序图

ＢＥＴ

过软件模拟实现与１２Ｃ总线器件的连接。具体方法

聂瑟：燕。印．０Ｖ－２．０４剽８ｖ阿Ｐ，Ｏ∥．．＾¨一；嚣ＥＤＯ地址盔匐岁剥ＩＰ２．０冲２３引Ｐ

ｋ脚；ＡＤ转换子硪‘果㈣叠、

存在２ＡＨ２ＢＨ，控制字存在２ｃＨ

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Ａ，＃９ｌＨ

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ＬＣＡＬＬＳＴＯＰ

蠹Ｅ强：

吾

：停止命令

图５单片机系统原理图

串行Ａ／Ｄ转换器ＡＤＳｌｌｌ０及其在ＡＴ８９Ｃ５１单片机中的应用

一６３一

ＣＬＲＰ１．１

ＲＥＴ

．枣幸木水宰唪幸牛宰木宰葺ｃ枣木木木木木乖丰幸乖木木木木木木木奉木枣幸事枣木枣木木木木木木．

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ＳＴＯＰ：ＣＬＲ

Ｐ１．１

：停止命令子程序

ＬＣＡＬＬＤＥＬＡＹＣＬＲ

Ｐ１．０

ＬＣＡＬＬＤＥＬＡＹＳＥ７ＩＢ

Ｐ１．１

ＬＣＡＬＬＤＥＬＡＹＳＥ’ＩＢ

Ｐ１０

ＬＣＡＩ工ＤＥＬＡＹＲＥＴ

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ＡＤＲＥＡＤ：ＭＯＶ

Ｒ０，＃０８Ｈ

；读取寄存器子程序ＭＯＶＡ，＃００Ｈ；读输出寄存器高８位

ＣＬＲ

ＣＡＤＯｌ：

ＣＵｔ

Ｐ１．１

ＮＯＰＮＯＰＳＥＴＢＰ１．Ｏ

ＮＯＰＮＯＰＮＯＰＳＥＴＢ

Ｐ１．１

ＭＯＶＣ．Ｐ１．０ＲＬＣ

Ａ

ＤＪＮＺＲｏ。ＡＤ０ｌ

ＭＯＶ２ＡＨ，Ａ

；高字节存２ＡｈＡＣＫＯ：

ＣＬＲＰ１．１

：主机应答ＡＣＫ信号

ＮＯＰＮＯＰＳＥ７Ｉ＇ＢＰ１．０ＮＯＰＮＯＰＮＯＰ

ＳＥ７Ｉ＇Ｂ

Ｐ１．１

ＭＯＶ

Ｒ０，柏８Ｈ：读输出寄存器低８位

ＭＯＶ

Ａ．柏ＯＨ

ＣＩ且Ｃ

ＣＵｔ

Ｐ１．１

ＮＯＰＮＯＰ

ＳＥＴＢＰ１．ｏ

ＮＯＰＮＯＰＮＯＰＳＥＴＢ

Ｐ１．１

ＭＯＶＣ．Ｐ１．ＯＲＬＣ

Ａ

ＤＪＮＺＲ０。ＡＤ０３

ＭＯＶ２ＢＨ．Ａ

Ｐ１．１

：主机应答ＡＣＫ信号

ＮＯＰＮＯＰ

Ｓ啪Ｐ１．０

ＮＯＰＮＯＰＮＯＰ

ｓ】矾ＢＰｌ－ｌ

Ｒ０，＃０８Ｈ

；读配置寄存器

ＭＯＶＡ．捌ＤＯＨ

ＣＬＲ

Ｃ

ＣＩ皿Ｐ１．１

ＮＯＰＮＯＰ

ＳＥ’ｒＢＰ１．０

ＮＯＰＮＯＰＮＯＰ

ＳＥＴＢＰ１．１

ＭｏｖＣ．Ｐ１．０

ＲＬＣ

Ａ

ＤＪＮＺＲ０。ＡＤ０５

ＭＯＶ２ＣＨ．ＡＲＥＴ

结束语

ＡＤＳｌｌｌ０是一款高性价比具有１２Ｃ总线接口的

串行ＭＤ转换器。ＡＤＳｌ１１０已在单片机系统中应用．ＡＣＫｌ：ＣＬＲ

ＡＤ０４：ＭＯＶＡＤ０５：

；宰●●枣木木●●●●●牛枣牛宰●幸木宰｝宰幸幸宰幸幸堆●宰堆●●●木宰堆幸拳母宰宰簟宰宰宰宰宰宰●：

５

ＡＤ０２：

并用于现场。实践证明，ＡＤＳｌｌｌ０和单片机组成的数据采集系统，占用Ｉ／Ｏ端口少、功耗低，适用无电源场合。但需注意的是，因ＦＣ总线为串行扩展总线。数据采集时不能用于实时速度要求较高的场合。

ＡＤ０３：

一６４一

《国外电子元器）２００８＃－ｇ２期２００８年２月

●主题论文

高亮度ＬＥＤ调光技术

美国国家半导体Ｕｗｅ

Ｋｏｐｐ

摘要：高亮度发光二极管（ＨＢＬＥＤ）在各种领域应用普及。并要求ＨＢＬＥＤ具备有调光功能。在现有的几种调光技术中，从简单的可变电阻负载到复杂的脉冲宽度调制ｆＰＷＭ）开关，每一种方法均有其利弊。ＰＷＭ调光的效率最高，电流控制也最精准。论述了ＨＢＬＥＤ在调光时的特性，介绍了ＬＭ３４０５评估板及其功能。包括其布局、原理图和元件清单。关键词：高亮度ＬＥＤ；ＬＥＤ驱动器；ＰＷＭ：ＬＭ３４０５中图分类号：ＴＭ９２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６—６９７７（２００８）０２一００６４—０４

Ｄｉｍｍｉｎｇｏｆｈｉｇｈｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇ

ｄｉｏｄｅｓ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨｉｇｈＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ

Ｄｉｏｄｅｓ（ＨＢＬＥＤＳ）ａｒｅ

ａ

ｂｅｃｏｍｉｎｇｍｏｒｅｐｒｅｖａｌｅｎｔｉｎ

ａｌｅ

ａ

ｗｉｄｅ

ｖａｒｉｅｔｙｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｓｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｄｉｍｍｉｎｇｉｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｅｖｅｒａｌａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｏ

ｄｉｍｍｉｎｇｆｒｏｍｓｉｍｐｌｅｒｅｓｉｓｔｏｒｌｏａｄｓｔｏＰＷＭｓｗｉｔｃｈｉｎｇｗｈｉｃｈａｌｌｈａｖｅｐｒｏｓａｎｄｃｏｎｓ．Ｂｅｓｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｍｏｓｔｐｒｅｃｉｓｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｗｉｔｈ

ＰＷＭｄ矗ｎｍｉｎｇ．Ｔｈｅ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｎｏｔｅｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅ

ｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｔｈｅＬＥＤｓｄｕｒｉｎｇｄｉｍｍｉｎｇｄｕｒｉｎｇｄｉｍｍｉｎｇ．ＴｈｅＬＭ３４０５ｄｅｍｏｂｏａｒｄｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄ

ｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇｌａｙｏｕｔ，ｓｃｈｅｍａｔｉｃａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｌｉｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨＢＬＥＤ；ＬＥＤｄｒｉｖｅｒ；ＰＷＭ；ＬＭ３４０５

１

引言

过去ｌＯ年间，高亮度发光二极管（ＨＢＬＥＤ）在效

此，促使市场开发更多新的ＨＢＬＥＤ应用。即使ＨＢＬＥＤ使用超过１０年。其亮度也只会下降３０％。此外，ＨＢＬＥＤ的内部没有可断开的灯丝。故防震性强。２

率和亮度方面取得了巨大的进步。因此，在各种领域中，ＨＢＬＥＤ的应用广泛。现今，ＨＢＬＥＤ的光线输出超过每瓦１５流明．而研究人员现正向每瓦６９流明的目标迸发。光线输出上的改进，有赖于新的半导体化合物，例如磷化铟镓铝（ＩｎＧａＡＩＰ）和氮化铟镓（ＩｎＧａＮ）。与传统的照明设备相比，例如灯泡等，ＨＢＬＥＤ的可靠性更强，寿命高达５万小时。因

ＨＢＬＥＤ的应用

基于上述的优点。ＨＢＬＥＤ的应用范围不断扩

展，涉及ＬＣＤ背光灯、电子告示牌、交通信号灯、室内照明、建筑照明和汽车尾灯等领域。这类应用大部分均要求ＨＢＬＥＤ具备有调光功能。例如汽车在

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参考文献：『１］Ｔｅｘａｓ

Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ＡＤＳＩｌ１０

『４１何立民．单片机高级教Ｓｇ［Ｍ１．北京：航空航天大

Ｄａｔａｓｈｅｅｄ［ＤＢ／ＯＬ］．

学出版社，２０００．

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．２１ｉｃｓｅａｌｃｈ．ｃｏｍ／ｓｅａｒｃｈｐｄｆ／ｄｅｆａｕｈ．ａｓｐ？

ａｄｍｉｎ＝ａｄｓｌｌｌ０．ｐａｌ，２００３．

作者简介：黄建兵（１９７３一），男，陕西岐山，学士，陕西科技大学，讲师，研究方向：电力电子与电力传动。