原创 TLC2543引脚、功能及时序中文资料

模块采用TI公司的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。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。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）可编程的MSB或LSB前导；
（10）可编程的输出数据长度。 

    TLC2543的引脚排列如图1所示。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转换结果的三态串行输出端；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。
　　I/OCLOCK：控制输入输出的时钟，由外部输入。　　
　　DATAINPUT：控制字输入端，用于选择转换及输出数据格式。
　　DATAOUT：A/D转换结果的输出端。

 2　TLC2543的使用方法

　　2．1　控制字的格式

　　控制字为从DATAINPUT端串行输入的8位数据，它规定了TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度、输出数据的格式。其中高4位(D7～D4)决定通道号，对于0通道至10通道，该4位分别为0000～1010H，当为1011～1101时，用于对TLC2543的自检，分别测试(VREF＋＋VREF－)/2、VREF－、VREF＋的值，当为1110时，TLC2543进入休眠状态。低4位决定输出数据长度及格式，其中D3、D2决定输出数据长度，01表示输出数据长度为8位，11表示输出数据长度为16位，其他为12位。D1决定输出数据是高位先送出，还是低位先送出，为0表示高位先送出。D0决定输出数据是单极性(二进制)还是双极性(2的补码)，若为单极性，该位为0，反之为1。

　　2．2　转换过程

　　上电后，片选CS必须从高到低，才能开始一次工作周期，此时EOC为高，输入数据寄存器被置为0，输出数据寄存器的内容是随机的。

　　开始时，CS片选为高，I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止，DATA OUT 呈高阻状，EOC为高。使CS变低，I/OCLOCK、DATAINPUT使能，DATAOUT脱离高阻状态。12个时钟信号从I/OCLOCK端依次加入，随着时钟信号的加入，控制字从DATAINPUT一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入TLC2543(高位先送入)，同时上一周期转换的A/D数据，即输出数据寄存器中的数据从DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第4个时钟信号后，通道号也已收到，此时TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样，并保持到第12个时钟的下降沿。在第12个时钟下降沿，EOC变低，开始对本次采样的模拟量进行A/D转换，转换时间约需10μs，转换完成后EOC变高，转换的数据在输出数据寄存器中，待下一个工作周期输出。此后，可以进行新的工作周期。

　　3　TLC2543与单片机的接口和采集程序

　　目前使用的51系列单片机没有SPI接口，为了与TLC2543接口，可以用软件功能来实现SPI的功能，其硬件接口如图2所示。本示例采用延时进行采集，故省去了EOC引脚的接口。

一、引脚：

TLC2543为20脚DIP封装，引脚图如下图所示。

TLC2543具有4线制串行接口，分别为片选端(CS)，串行时钟输入端(I/O CLOCK)，串行数据输入端(DATA IN)和串行数据输出端(DATA OUT)。它可以直接与SPI器件进行连接，不需要其他外部逻辑。同时，它还在高达4MHz的串行速率下与主机进行通信。

TLC2543除了具有高速的转换速度外，片内还集成了,15路多路开关，其中12路为外部模拟量输入，3路为片内自测电压输入。在转换结束后，EOC引脚变为高电平，转换过程中由片内时钟系统提供时钟，无需外部时钟。在AD转换器空闲期间，可以通过编程方式进入断电模式，此时器件耗电只有25pA。

二、控制字：

TLC2543的工作过程如下：首先在8、12或16时钟周期里向片内控制寄存器写入8位的控制字，控制字中的2位决定时钟长度，在最后一个时钟周期的下降沿启动AD转换过程，经过一段转换时间，在随后的8、12或16个时钟周期里，从DATA OUT脚读出数据。

控制字的定义见下表：

控制字的前四位(D7-D4)代表11个模拟通道的地址；当其为1100-1110时，选择片内检测电压；当其为1111时，为软件选择的断电模式，此时，AD转换器的工作电流只有25uA.

控制字的第3位和第4位(D3一D2)决定输出数据的长度，01表示输出数据长度为8位；11表示输出数据长度为16位；X1表示输出数据长度为12位，X可以为1或0。

控制字的第2位(D1)决定输出数据的格式，0表示高位在前，1表示低位在前。

控制字的第1位(D0)决定转换结果输出的格式。当其为0时，为无极性输出(无符号二进制数)，即模拟电压为Vnef+，时，转换的结果为FFFFH；模拟电压为Vnef-时，转换的结果为0000H;模拟电压等于(Vnef+-Vnef-)/2时转换的结果为8000H。

当其为1时，为有极性输出(有符号二进制数)，即模拟电压高于(Vnef+-Vnef-)/2时符号位为0；模拟电压低于(Vnef+-Vnef-)/2时符号位为1；模拟电压为Vnef+时，转换的结果为7FFH；模拟电压为Vnef-时，转换的结果为800H。模拟电压为(Vnef+-Vnef-)/2时，转换的结果为000H。

三、工作时序 ：

以MSB为前导， 用CS进行12个时钟传送的工作时序如下图所示。

1.上电时，EOC=“1”，CS=“1”

2.使CS下降，前次转换结果的MSB即A11位数据输出到Dout供读数。

3.将输入控制字的MSB位即C7送到Din，在CS之后tsu>=1.425us后，使CLK上升，将Din上的数据移入输入寄存器。

4.CLK下降，转换结果的A10位输出到Dout供读数。

5.在第4个CLK下降时，由前4个CLK上升沿移入寄存器的四位通道地址被译码，相应模入通道接通，其模入电压开始时对内部开关电容充电。

6.第8个CLK上升时，将Din脚的输入控制字C0位移入输入寄存器后，Din脚即无效。

7.第11个CLK下降，上次AD结果的最低位A0输出到Dout供读数。至此，I/O数据已全部完成，但为实现12位同步，仍用第12个CLK脉冲，且在其第12个CLK下降时，模入通道断开，EOC下降，本周期设置的AD转换开始，此时使CS上升。

8.经过时间tconv<=10us,转换完毕，EOC上升。

9.使CS下降，转换结果的MSB位B11输出到Dout供读数。

10.将新周期的输入控制字的MSB位D7送到Din，在CS下降之处，tSU时间处由CLK上升将Din数据移入输入寄存器。

11.CLK下降，将AD结果的B10位输出到Dout。

上电时，第一周期读取的Dout数据无效，应舍去。