MAX1247芯片在MCS-51系列中的應(yīng)用

摘要：MAX1247是美國(guó)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(gè)四通道的復(fù)用器一個(gè)高帶寬的采樣/保持器。可采用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(guò)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(shuō)明如下：

1腳（VDD）：電源端

2～5腳（CH0～CH3）：四個(gè)采樣模擬信號(hào)輸入端；

6腳（COM）：模擬信號(hào)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(shí)，將使器件掉電；為高時(shí)，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(dòng)，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(lái)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(wú)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(shí)，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(shí)鐘模式，且芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)，該腳變低，但若轉(zhuǎn)換結(jié)束，該腳變高；在外部時(shí)鐘模式下，在MSB開(kāi)始形成之前，該腳維持一個(gè)時(shí)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(hào)；

16腳（SCLK）：串行時(shí)鐘輸入，用來(lái)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(shuō)明如下：

●UNIpolar/Bipolar：在UNIpolar模式下，模擬輸入的信號(hào)量可在0V～VREF之間，而在Bipolar模式下，模擬輸入的信號(hào)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(shí)鐘/外部時(shí)鐘)：在外部時(shí)鐘模式下，外部時(shí)鐘不僅要控制數(shù)據(jù)的移入和移出，而且要驅(qū)動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并要求模數(shù)轉(zhuǎn)換必須在一定的時(shí)間內(nèi)結(jié)束，否則將使轉(zhuǎn)換結(jié)果降低，如果外部時(shí)鐘的頻率低于100kHz，最好用內(nèi)部時(shí)鐘模式；在內(nèi)部時(shí)鐘模式下，芯片將自動(dòng)生成轉(zhuǎn)換用時(shí)鐘，這使得單片機(jī)不用主動(dòng)生成轉(zhuǎn)換用時(shí)鐘，使可將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入（讀入讀出時(shí)鐘可在0～2MHz范圍之內(nèi)）；

●Single-ended/Differential：在Single-ended模式下，輸入信號(hào)電壓量和COM口構(gòu)成相對(duì)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(jiàn)表1。

表1 通道選擇

3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的開(kāi)始和結(jié)束

當(dāng)CS為低時(shí)，通過(guò)將一個(gè)控制字節(jié)由CLK端送入DIN腳，可以將第一個(gè)到達(dá)的邏輯“1”位定義為控制字的開(kāi)始（MSB），控制字的格式如下：

對(duì)控制字各位的解釋見(jiàn)表2所列。當(dāng)芯片接受到該控制字后，器件開(kāi)始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)后，再接收ROUT上的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為所轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。把CS拉高，將結(jié)束本次轉(zhuǎn)換過(guò)程。

表2 控制字各位的解釋

4 模擬量與數(shù)字量的關(guān)系

4.1 關(guān)系

對(duì)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(duì)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(gè)字節(jié)，每個(gè)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(gè)簡(jiǎn)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(dòng)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