基于串行A/D转换器TLC1549的阀门开度仪

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摘要:阀门开度仪以AT89C51单片机为核心，通过在阀门电机轴上安装的电位计传感器获得阀
门电机轴的转动角位移，从而得出阀门的开度，达到自动检测的目的。详细介绍了串行控制的10
$ q" a* q& I  H, z0 m位A/D转换器TLC1549的特点和功能，说明了TLC1549 与AT89C51单片机在阀门开度仪中的硬件
' Q8 f% Z& K# l5 o- ]/ y7 c3 _. _电路和软件程序。实践证明，该阀门开度仪数据采集准确可靠、工作稳定。
( `. q& \( N9 d, B; A, H
3 [4 U& t# P; l4 Q' r. f关键词: TLC1549; AT89C51 单片机;阀门开度

/ h6 |& c: L. ^; t0 `  b# S; {1概述
工业测控领域中，经常要对阀门开度等缓变信
号进行测量，利用串行A/D转换器，配合单片微
2 D) j% s  n5 R2 M* [处理器，设计应用系统，既降低硬件的开支，又满
足实际的工程测量要求，减少了连线，提高了应用
系统的可靠性。该系统是以AT89C51单片机为核
7 w, o2 r$ p, j& _; a心，采用10位串行A/D转换器TLC1549的采样系
$ O6 G9 u" d) U1 J$ n统。
) R% Q1 `7 ~8 @  M$ V7 i2 TLC1549芯片
- I( S9 k3 d; D- p- j* WTLC1549是10位串行控制A/D转换器，具有
内在采样和保持电路及片内系统时钟。由于采用串
行方式使得它只有8个引脚，用3条接口线与单片
机连接即可，操作简单。
* A6 F1 a3 Z: B% g2.1TLC1549芯片引脚
TLC1549 的引脚如图1所示。其引脚的功能说
# P8 x9 _6 k" d" b  {% f5 Y明见表1。2.2 TLC1549的工作方式.
TLC1549有6种工作方式，见表2。
0 z) \; B, y; |/ k0 ~2 L, T  f其中表2所示的快速方式和慢速方式，在实际
应用中并无本质区别，主要决定于I/O CLOCK周
+ |0 d' t" C8 ^3 S( u, |1 w期的大小，一般来说，时钟频率大于280 kHz时可
6 C7 O' w( I5 E) f认为是快速工作方式，小于280 kHz时可认为是慢.
速工作方式。
从CS下跳到DATA输出数据要有1.3μs的延时，在连
0 y2 `. M1 u, j2 k: s6 E0 @$ R6 C4 f* ?续进行A/D转换时，在上次转换结果输出的过程中，
同时完成本次转换的采样，这样大大提高了A/D转
& Y7 ?4 i- ?* b5 [8 T换的速度。如果I/O CLOCK的时钟频率为2.1 MHz，则
完成一个A/D转换时间大约为1/2.1 x10 +21 +
1.3 =26 μs。如果用于对连续模拟信号进行采样.
转换，其速率是相当快的。
% u# M( E/ M+ F# q' O$ c, s3应用介绍
3 z6 c( P- e5 Q& t; a+ h- i* t3.1硬件设计
阀门开度检测仪采用电位计作为传感器获得阀
; Y7 G0 ]9 k8 Y' P2 u- n/ L  L门电机轴的转动角位移，从而得出阀门的开度。
对于TLC1549芯片，输入电压为0时，转换
- x5 w# o! g6 r+ {4 e后的数字量为0;输入电压为5 V时，转换后的数
字量为1 023。阀门全关对应电位计电压为0.5 V,
TLC1549转换后的数字量为102;阀门全开对应电
3 i$ q$ ?* k* E5 Q+ T" ?位计电压为4.5 V，TLC1549 转换后的数字量为
920; 当阀门在全关和全开间变化时，电位计的电
: U  R3 a( M" |( S. P压在0.5 ~4.5 V之间变化，TLC1549 转换后的数
字量就在102 ~920之间变化。这样，就使机械信
+ _! j5 s  u/ s7 S  S9 B' l号变成了相应的数字信号。阀门开度角θ = (V;-
0.5)/ (4.5 -0.5) = (D; - 102)/(920 - 102)。其
9 O/ g9 Y4 T: x3 V* b中V;为电位计输出给TLC1549 的电压值，D;为
5 E, ?. b7 Q$ Z" STLC1549转换后的数字量，由此式，可以得出阀门.
开度角。TLC1549芯片与AT89C51单片机的接口
电路[1如图2所示。在电路中AT89C51的P1.5~
P1.7分别控制TLC1549芯片的片选、时钟I/O
$ h8 q" Z' g7 y& d4 w* XCLOCK和转换数据输出端DATA OUT。

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TLC1549是10位串行控制A/D转换器