單片機(jī)與MAX111芯片的接口設(shè)計(jì)

MAX111模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器內(nèi)部采用自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)工作，無須外部元件就可達(dá)到±14位的分辨率，并能指出超量程位。工作電源電流僅640mA。它采用單片機(jī)+5V電源供電，可對(duì)±1.5V范圍內(nèi)的差分模擬信號(hào)或0～+1.5V范圍內(nèi)的單端信號(hào)進(jìn)行變換。

1、MAX111內(nèi)部移位寄存器

串行數(shù)據(jù)傳遞時(shí)由16位靜態(tài)移位寄存器完成。在數(shù)據(jù)傳遞操作期內(nèi)移入的16位控制字D0～D15用來控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器的各種功能。輸入的D0～D15各位的功能如下：

D15位：N0-OP為允許/禁止控制字向控制功能寄存器傳遞。當(dāng)N0-OP為高電平時(shí)，允許向控制寄存器傳遞：當(dāng)N0-OP為低電平時(shí)，禁止傳遞。ADC功能原配置保持不變，即當(dāng)CS返回高電平時(shí)，也開始新的A/D轉(zhuǎn)換。
D14、D13、D6、D5：僅用于測(cè)試，通常為低電平。
D12、D11、D10、D9：轉(zhuǎn)換時(shí)間控制位。全為低電平時(shí)，D8、D7為時(shí)鐘分頻位，當(dāng)頻率為500kHz時(shí)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)間為250ms。
D4：輸入通道選擇。為“0”，選擇通道1；為“1”選擇通道2。
D3：CAL為增益校準(zhǔn)位，高電平時(shí)選擇增益校準(zhǔn)方式。
D2：NUL內(nèi)部偏置0位，高電平選擇偏置零方式。
D1：PDX振蕩器“掉電”方式。
D0：PD模擬“掉電”。

當(dāng)ADC未經(jīng)校準(zhǔn)時(shí)，增益誤差的典型值為2%。為了減小誤差，要經(jīng)過三步校準(zhǔn)過程，其方法是向控制寄存器送如下控制字：

第一步：D15～D0=1000000XX00X1100，即D3=1，D2=1。通過把內(nèi)部ADC輸入端短接至REF-來完成一次偏置校正變換，其變換結(jié)果存入寄存器，D12～D9可重新選擇。

第二步：D15～D0=1000000XX00X1000，即D3=1，D2=0。把零寄存器的內(nèi)容作為起始值，完成一次增益校準(zhǔn)變換，其結(jié)果存入校準(zhǔn)寄存器。

第三步：D15～D0=1000000XXX00X100，即CAL=0，NUL=1。把內(nèi)部ADC輸入按照選擇通道完成一次零偏置變換。下一次操作(相同控制字)將完成第一次ADC變換。

2、A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)序

MAX111的轉(zhuǎn)換時(shí)序如圖1所示。由時(shí)序圖可以看出，當(dāng)CS=0時(shí)允許輸入、輸出數(shù)據(jù)。DOUT輸出的第一個(gè)數(shù)據(jù)為POL(符號(hào)位)，接著是OFL(超量移位)，后面依次為A/D數(shù)據(jù)最高位D13到最低位D0。

DIN輸入控制字，先是最高位D15，依次到最低位D0。輸入、輸出的變化在SCLK為下降沿時(shí)進(jìn)行串行移位，因此在單片機(jī)編程時(shí)必須注意在SCLK高電平或低電平時(shí)將DOUT的數(shù)據(jù)讀出；輸入時(shí)，先向DIN發(fā)送新的數(shù)據(jù)，然后再給SCLK一個(gè)高低變化的電平，這樣才能準(zhǔn)確地傳送信號(hào)。SCLK變化16次后完成一次輸入、輸出。

3、AT89C51和MAX111的接口設(shè)計(jì)

AT89C51采用P2口的P2.0～P2.4與MAX111相接(圖2)。如不用差動(dòng)輸入可將REF-和IN1-接地。

由于采用了AT89C51單片機(jī)，P2口可以不再作為高8位地址線，而作為一般的I/O接口使用。下面給出A/D采樣程序供參考：