硬件电路如图4所示。

基于GMS97C2051单片机的串行数据采集模块设计

单片机GMS97C2051是整个系统的核心,TLC2543对输入的模拟信号进行采集,转换结果由单片机通过P3.5(9脚)接收,AD芯片的通道选择和方式数据通过P3.4(8脚)输入到其内部的一个8位地址和控制寄存器,单片机采集的数据通过串口(3、2脚)经MAX3232转换成RS232电平向上位机传输。图中串行LCD显示电路仅用于调试,对采集/传输的数据进行监测。

3 单片机软件设计

单片机程序主要包括串行数据采集模块“DATA_SAM”和串行数据传输模块“RS232”,调试所用到的显示子程序在此略去。

TLC2543的通道选择和方式数据为8位,其功能为:D7、D6、D5和D4用来选择要求转换的通道,D7D6D5D4=0000时选择0通道,D7D6D5D4=0001时选择1通道,依次类推;D3和D2用来选择输出数据长度,本程序选择输出数据长度为12位,即D3D2=00或D3D2=10;D1,D0选择输入数据的导前位,D1D0=00选择高位导前。

TLC2543在每次I/O周期读取的数据都是上次转换的结果,当前的转换结果在下一个I/O周期中被串行移出。第一次读数由于内部调整,读取的转换结果可能不准确,应丢弃。

数据采集程序如下:

DATA_SAM:

MOV R0,#30H ;数据缓冲区首地址30H→R0

MOV R1,#00000000B ;0通道方式/通道数据

ACALL RD_AD ;第一次读取的转换结果可能不准确,丢弃。

MOV R1,#00010000B ;1通道方式/通道数据

ACALL RD_AD ;送1通道方式/通道数据并读第0通道转换结果

MOV @R0,R2 ;转换结果存放到数据缓冲区,下同

INC R0

MOV @R0,R3

INC R0

MOV R1,#00100000B ;2通道方式/通道数据

ACALL RD_AD ;送2通道方式/通道数据并读第1通道转换结果

MOV @R0,R2

INC R0

MOV @RO,R3

INC R0

………… ;其它通道操作方式类推

RET

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,完成通道方式/通道数据的写入和转换结果的读出,程序如下,供数据采集模块“DATA_SAM” 调用。

CLK EQU P3.3

DIN EQU P3.4

DOUT EQU P3.5

CS EQU P3.7

RD_AD:

CLR CLK ;清I/O时钟

SETB CS ;设置片选为高

CLR CS ;设置片选为低

MOV R4,#08 ;先读高8位

MOV A, R1 ;把方式/通道控制字放到A

LOP1:

MOV C,DOUT ;读转换结果

RLC A ;A寄存器左移,移入结果数据位,移出方式/通道控制位

MOV DIN,C ;输出方式/通道位

SETB CLK ;设置I/O时钟为高

CLR CLK ;清I/O时钟