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串行A/D转换器MAX1270及其应用

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:680

摘要：详细介绍了maxim公司生产的串行a/d转换器max1270，给出了其与单片机at89s52的接口电路以及汇编语言a/d转换程序。将其应用于毛细管电泳电导检测系统的数据采集，转换速度和转换精度完全满足要求。

关键词：max1270；a/d转换；串行接口；汇编语言

1． 引言

目前a/d转换器的种类繁多，从数据输出形式上可分为串行输出与并行输出两大类。其中串行输出ad转换器因其硬件接口简单而得到广泛应用。另外，从可接受的输入信号极性上看，a/d转换器又可分为单极性输入和双极性输入。在很多的数据采集场合常常面对极性可变的模拟信号。当然可将待转换信号进行电位移动以将其转化为单一极性，但如此便增加了电路的复杂性。串行输出、双极性输入a/d转换器max1270[1]不增加任何硬件电路即可实现对双极性模拟信号的a/d转换。迄今为止对max1270的应用非常少[2]，且未见详细介绍。本文详细介绍了max1270的特点，给出了最简硬件接口、软件编程及应用实例。

2． max1270芯片介绍

max1270是8通道、多量程双极性输入、串行输出、逐次逼近型12 bit ad转换器。其封装形式有24脚narrow pdip和28脚ssop两种。pdip封装的引脚排列如图1所示。各有用引脚功能如下：

1－vdd，+5v电源输入端；2、4－dgnd，数字地；5－sclk，串行时钟输入端；6－/cs,片选输入端，低电平有效；7－din,串行数据输入，即ad转换控制字输入端；8－sstrb,串行数据输出选通输出端；10－dout,串行数据输出端；11－/shdn,掉电模式控制输入端，

低电平有效；12－agnd,模拟地；13~20－ch0~ch7,模拟信号输入端；21－refadj，参考电压输出/外部调节输入；23－ref，参考电压缓冲输出/adc的参考输入。

2.1 max1270的控制字

max1270的8位控制字及其功能如表1所示。最高位start为起始位（高电平），标志控制字的开始。/cs为低电平期间，控制字在时钟脉冲sclk作用下先高位后低位通过din端输入。

表1 控制字格式

bit7(msb)

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0(lsb)

start

sel2

sel1

sel0

rng

bip

pd1

pd0

2.2时钟模式与转换速率

pd1pd0为掉电/时钟模式选择位。pd1pd0＝10、11时为省电模式。正常工作时max1270有外部时钟与内部时钟两种工作模式。pd1pd0＝01时为外部时钟模式，串行数据的移入、移出以及数据采集、转换都由slck端的输入脉冲控制。pd1pd0＝00时为内部时钟模式，数据转换时钟由芯片自己产生，减轻了微处理器的负担，使得转换后的数据可在微处理器方便的任何时刻读取，利于提高微处理器的工作效率。外部时钟模式分为25sclk/s（每个数据转换需要25个时钟周期）和18 sclk/s两种方式，后者转换速率稍快的原因是在全部数据转换期间/cs始终维持有效电平。内部时钟模式也有20、16、13 sclk/s等不同转换方式。不同的时钟模式和转换方式，其转换速率不同。在外部时钟模式、sclk速率为2mhz、18 sclk/s时max1270转换速率可达110ksps。

2.3通道选择与输入范围

sel2~sel0为通道选择位，000~111分别选择输入通道ch0~ch7。rng~bip为输入范围选择位，max1270有4种输入范围。rng~bip置00时 0～5v单极性输入， 置01时0～+10v单极性输入； 置10时 -5～+5v双极性输入；置11时-10～+10v双极性输入。

2.4传输函数与输出数据格式

对单极性输入，1lsb＝fs/4096，输出数据为12位二进制码。对双极性输入，1lsb＝fs/2048，输出数据为12位二进制补码。

2.5参考电压

max1270可使用芯片内的4.096v参考电压，也可使用外部参考。图2是使用片外参考和片内参考时相关管脚的接法。

图2 管脚连接图 (a) 使用片内参考电压 (b)、 (c)使用片外参考电压

3． 电路硬件连接与软件编程

摘要：详细介绍了maxim公司生产的串行a/d转换器max1270，给出了其与单片机at89s52的接口电路以及汇编语言a/d转换程序。将其应用于毛细管电泳电导检测系统的数据采集，转换速度和转换精度完全满足要求。

关键词：max1270；a/d转换；串行接口；汇编语言

1． 引言

目前a/d转换器的种类繁多，从数据输出形式上可分为串行输出与并行输出两大类。其中串行输出ad转换器因其硬件接口简单而得到广泛应用。另外，从可接受的输入信号极性上看，a/d转换器又可分为单极性输入和双极性输入。在很多的数据采集场合常常面对极性可变的模拟信号。当然可将待转换信号进行电位移动以将其转化为单一极性，但如此便增加了电路的复杂性。串行输出、双极性输入a/d转换器max1270[1]不增加任何硬件电路即可实现对双极性模拟信号的a/d转换。迄今为止对max1270的应用非常少[2]，且未见详细介绍。本文详细介绍了max1270的特点，给出了最简硬件接口、软件编程及应用实例。

2． max1270芯片介绍

max1270是8通道、多量程双极性输入、串行输出、逐次逼近型12 bit ad转换器。其封装形式有24脚narrow pdip和28脚ssop两种。pdip封装的引脚排列如图1所示。各有用引脚功能如下：

1－vdd，+5v电源输入端；2、4－dgnd，数字地；5－sclk，串行时钟输入端；6－/cs,片选输入端，低电平有效；7－din,串行数据输入，即ad转换控制字输入端；8－sstrb,串行数据输出选通输出端；10－dout,串行数据输出端；11－/shdn,掉电模式控制输入端，

低电平有效；12－agnd,模拟地；13~20－ch0~ch7,模拟信号输入端；21－refadj，参考电压输出/外部调节输入；23－ref，参考电压缓冲输出/adc的参考输入。

2.1 max1270的控制字

max1270的8位控制字及其功能如表1所示。最高位start为起始位（高电平），标志控制字的开始。/cs为低电平期间，控制字在时钟脉冲sclk作用下先高位后低位通过din端输入。

表1 控制字格式

bit7(msb)

bit6

bit5

bit4

bit3

bit2

bit1

bit0(lsb)

start

sel2

sel1

sel0

rng

bip

pd1

pd0

2.2时钟模式与转换速率

pd1pd0为掉电/时钟模式选择位。pd1pd0＝10、11时为省电模式。正常工作时max1270有外部时钟与内部时钟两种工作模式。pd1pd0＝01时为外部时钟模式，串行数据的移入、移出以及数据采集、转换都由slck端的输入脉冲控制。pd1pd0＝00时为内部时钟模式，数据转换时钟由芯片自己产生，减轻了微处理器的负担，使得转换后的数据可在微处理器方便的任何时刻读取，利于提高微处理器的工作效率。外部时钟模式分为25sclk/s（每个数据转换需要25个时钟周期）和18 sclk/s两种方式，后者转换速率稍快的原因是在全部数据转换期间/cs始终维持有效电平。内部时钟模式也有20、16、13 sclk/s等不同转换方式。不同的时钟模式和转换方式，其转换速率不同。在外部时钟模式、sclk速率为2mhz、18 sclk/s时max1270转换速率可达110ksps。

2.3通道选择与输入范围

sel2~sel0为通道选择位，000~111分别选择输入通道ch0~ch7。rng~bip为输入范围选择位，max1270有4种输入范围。rng~bip置00时 0～5v单极性输入， 置01时0～+10v单极性输入； 置10时 -5～+5v双极性输入；置11时-10～+10v双极性输入。

2.4传输函数与输出数据格式

对单极性输入，1lsb＝fs/4096，输出数据为12位二进制码。对双极性输入，1lsb＝fs/2048，输出数据为12位二进制补码。

2.5参考电压

max1270可使用芯片内的4.096v参考电压，也可使用外部参考。图2是使用片外参考和片内参考时相关管脚的接法。

图2 管脚连接图 (a) 使用片内参考电压 (b)、 (c)使用片外参考电压

3． 电路硬件连接与软件编程

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