MAX1247芯片在MCS-51系列中的應(yīng)用
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摘要：MAX1247是美國MAXIM公司生產(chǎn)的一種新型12位A/D轉(zhuǎn)換器。文中介紹了它的功能、工作模式及轉(zhuǎn)換參數(shù)，并給出了MAX1247與MCS-51的軟件接口程序。
MAX1247是一種12位的A/D轉(zhuǎn)換器。它帶有一個四通道的復(fù)用器一個高帶寬的采樣/保持器?？刹捎?a class="contentlabel" href="http://www.antipu.com.cn/news/listbylabel/label/SPI">SPI總線結(jié)構(gòu)和單片機(jī)相連，其供電電壓在+2.7～+5.25V之間，可實(shí)現(xiàn)4路或2路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并可通過軟件實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)換模式。
1 引腳排列
MAX1247的引腳排列如圖1所示，各引腳功能說明如下：
1腳（VDD）：電源端
2～5腳（CH0～CH3）：四個采樣模擬信號輸入端；
6腳（COM）：模擬信號輸入的地參考電壓，在單通道模式中，該腳必須連至地且必須穩(wěn)定在-0.5LSB～+0.5LSB。
7腳（SHDN）：關(guān)閉輸入控制端，為低時，將使器件掉電；為高時，將使參考緩沖區(qū)放大器處于內(nèi)部補(bǔ)償模式；將其浮動，則使參考緩沖區(qū)放大器處于外部補(bǔ)償模式；
8腳（VREF）：ADC參考輸入，是模數(shù)轉(zhuǎn)換的參考電壓，可用此腳來控制模式輸入的電壓范圍。該腳電壓最大為5.05V；
9腳（REFADJ）：參考緩沖區(qū)放大器的輸入，要使參考緩沖區(qū)放大器無效，需將其拉至VDD；
10腳（AGND）：模擬地；
11腳（DGND）：數(shù)字地；
12腳（DOUT）：串行數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿輸出。當(dāng)CS為高時，該端為高阻態(tài)；
13腳（SSTRB）：轉(zhuǎn)換結(jié)束腳，當(dāng)處于內(nèi)部時鐘模式，且芯片開始轉(zhuǎn)換時，該腳變低，但若轉(zhuǎn)換結(jié)束，該腳變高；在外部時鐘模式下，在MSB開始形成之前，該腳維持一個時鐘脈沖的高電平。
14腳（DIN）：串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿被鎖存；
15腳（CS）：片選信號；
16腳（SCLK）：串行時鐘輸入，用來進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的輸入和輸出。
2 工作模式
MAX1247有四種工作模式，具體說明如下：
●UNIpolar/Bipolar：在UNIpolar模式下，模擬輸入的信號量可在0V～VREF之間，而在Bipolar模式下，模擬輸入的信號量可在-VREF/2～VREF/2之間；
●Full power-down/fast power-down:掉電模式；
●Internal clock mode/External clock mode(內(nèi)部時鐘/外部時鐘)：在外部時鐘模式下，外部時鐘不僅要控制數(shù)據(jù)的移入和移出，而且要驅(qū)動模數(shù)轉(zhuǎn)換，并要求模數(shù)轉(zhuǎn)換必須在一定的時間內(nèi)結(jié)束，否則將使轉(zhuǎn)換結(jié)果降低，如果外部時鐘的頻率低于100kHz，最好用內(nèi)部時鐘模式；在內(nèi)部時鐘模式下，芯片將自動生成轉(zhuǎn)換用時鐘，這使得單片機(jī)不用主動生成轉(zhuǎn)換用時鐘，使可將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入（讀入讀出時鐘可在0～2MHz范圍之內(nèi)）；
●Single-ended/Differential：在Single-ended模式下，輸入信號電壓量和COM口構(gòu)成相對電壓。在Differential模式下，CH0/CH1間也將構(gòu)成差分輸入，CH2/CH3間將構(gòu)成差分輸入，因而在Single-ended模式下，最大可構(gòu)成四路模擬量輸入，而在Differential模式下，最大可構(gòu)成兩路模擬量輸入，單通道模式和差分輸入模式下的通道選擇見表1。
表1 通道選擇
| 單通道模式 | SEL2 | SEL1 | SEL0 | CH0 | CH1 | CH2 | CH3 | COM |
| 0 | 0 | 1 | + | - | ||||
| 1 | 0 | 1 | + | - | ||||
| 0 | 1 | 0 | + | - | ||||
| 1 | 1 | 0 | + | - | ||||
| 差分輸入模式 | SEL2 | SEL1 | SEL0 | CH0 | CH1 | CH2 | CH3 | |
| 0 | 0 | 1 | + | - | ||||
| 0 | 1 | 0 | + | - | ||||
| 1 | 0 | 1 | - | + | ||||
| 1 | 1 | 0 | - | + |
3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的開始和結(jié)束
當(dāng)CS為低時，通過將一個控制字節(jié)由CLK端送入DIN腳，可以將第一個到達(dá)的邏輯“1”位定義為控制字的開始（MSB），控制字的格式如下：
表2 控制字各位的解釋
| 位 | 名 稱 | 解 釋 |
| 7 | START | 當(dāng)CS選通后，該位為1表示一個控制字的開始 |
| 6 | SEL2 | 這3位選擇四個通道中選擇那一個在本次轉(zhuǎn)換中使用（參見表3） |
| 5 | SEL1 | |
| 4 | SEL0 | |
| 3 | UNI/BIP | i=Single-end 0=differuantial |
| 2 | SGL/DIF | I=Single-end 0=differantial |
| 1 0（LSB） | PD1 PD0 | PD1 PD0 模式 0 0 完全掉電模式 0 1 快速掉電模式 1 0 內(nèi)部時鐘模式 1 1 外部時鐘模式 |
4 模擬量與數(shù)字量的關(guān)系
4.1 關(guān)系
對于Bipolar模式，其輸入模擬量的電壓范圍為-VREF+Vcom～+VREF+Vcom，將該電壓范圍分成4096等份，則1LSB=VREF/4096，相應(yīng)的數(shù)字電壓范圍為8FF～7FF，例如：000代表Vcom，7FF代表+VREF+Vcom。
對于UNIpolar模式，其輸入模擬量的電壓范圍為Vcom～VREF+Vcom，將該電壓范圍分為4096等份，則1LSB=VREF/4096，相應(yīng)的數(shù)字電壓范圍為000～FFF，例如：000代表Vcom，F(xiàn)FF代表+VREF+Vcom。
4.2 數(shù)字量的輸出
MAX1247一共輸出兩個字節(jié)，每個字節(jié)都是高位在先，其結(jié)構(gòu)如下：
5 接口程序
以下以給主MAX1247發(fā)送命令字以及從MAX1247接收采樣數(shù)據(jù)為例，給出一個簡單的接口程序的示例。
send1247data: ;發(fā)送命令字子程序（A中為要發(fā)送的命令）
mov rotcount,#08h
clr do
clr cs ;將CS變低
rot-next:
nop
nop
clr clk ;將CLK變低
rlc a ;移出第一位
mov din,c
setb clk ;發(fā)送第一位
djnz rotcount,rot-next
nop
clr clk ;啟動轉(zhuǎn)換
setb cs ;將片選拉高
ret
recdata： ；數(shù)據(jù)接收子程序
clr din
clr cs ；將片選拉低
nop
nop
setb clk
mov rotcount,#08h
recl-next:
clr clk ；發(fā)送下降沿
nop
nop
mov c,do ；移入數(shù)據(jù)
rlc a
setb clk
nop
dinz rotcount,recl-next
push a ;保存接收到的高位數(shù)據(jù)
mov rotcount,#08h ；為接收作準(zhǔn)備
rec2-next:
clr clk ;發(fā)下降沿
nop
nop
mov c,do
rlc a
setb clk
nop
djnz rotcount,rec2-next
setb cs
mov b,a
pop a
ret
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