基于TC534的数据采集卡设计

    关键词：TC534，数据采集，设计

引言

数据采集常用的器件一般有：多路模拟开关，采样和保持电路，A/D转换器，D/A转换器，分频器，计数器/定时器，串行口等，这些器件都具有相对的独立性，它们可以根据不同的使用要求组成不同的采集电路。作为普适性的器件，在结构较简单系统中是实用的，也是比较经济的。但随着更高要求的数据采集系统，尤其是智能化装置中的数据采集系统的发展，如果继续采用一般的器件，就可能会造成整个系统无论是硬件电路，还是控制软件，都较庞大，复杂，而且也可能引起系统可靠性，稳定性，经济性等方面的问题。

TC534是美国加恒公司研制的专配微处理器的可编程精密数据采集系统，可广泛用于智能化测量系统及工业过程控制等领域。

* TC534的性能特点

1.TC534是集成了多路转换器，精密A/D转换器，状态逻辑控制器，振荡分频器，串行口等部分的大规模集成电路形式的单片数据采集系统，具有很高的性价比。TC534为4通道输入芯片，能采集4路差动输入的模拟信号，信号幅度最大为±4.2V。

2.集成的精密双积分式A/D转换器（其超量程位可达17位），其自动调零误差，非线性误差和翻转误差分别为0.005%FS，0.015%FS，0.03%FS(FS代表满量程值)，可完成高准确度的A/D转换。

3.具有数据输入，数据输出，数据时钟等3线的串行口和读写控制端，很容易实现与微机的连接。串行口中还包括输入/输出移位寄存器，CPU可通过相应的串行口进行编程，并可设定自动调零，正向积分的时间及转换速率，以适应不同使用场合所需。

4.具有自动转换极性(POL)，超量程检测(OVR)功能。利用片内高效DC/DC电源转换器能获得-5V电源，除了提供内部多路转换器使用外，还可输出10mA电流，供外部电路（如运算放大器，模拟开关等）使用。

5.低功耗。采用+5V单电源供电，最大工作电流仅5mA，功耗不超过25mW。

* TC534工作原理

1.管脚功能

TC534采用的是DIP—40封装方式，其管脚排列如下图。

图

    V+,COM管脚分别是A/D转换器和DC/DC负电源变换器的正电源端和模拟地。V-,AGND,OSC管脚依次为DC/DC负电源变换器的-5V输出端，模拟地，外接振荡电容端。AGND可与COM连通。CAP+,CAP-接充电泵电容的正负两极。Vcc和DGND管脚分别为串行口的正电源端和接地端。通常Vcc接V+，DGND接μP的地端。CINT,CAZ,BUF分别接积分电容CINT，自动调零电容CAZ，积分电阻RINT。CREF+,CREF-接基准电容的正负两端。CH1+和CH1-—CH4+和CH4-是通道1—通道4的差动模拟信号正负输入端。A1,A0为多路转换器的通道地址线，其中A0为低位地址线。OSC1,OSC0是外接2MHz石英晶体端。DIN是串行输入端，由μP设定的自动调零及正向积分时间由该端输入，并且设定值首先进入输入移位寄存器的最低有效位。上电后经过初始化，即可随时重新输入或修改设定值。DOUT为串行数据输出端，仅当R/ =1时输出有效。DCLK为串行时钟端，串行时钟最高频率为3MHz。当R/ =1（高电平）时，在每个时钟的下降沿时刻，A/D转换数据就从DOUT端输出，并将下一位数据移至此端；当R/=0时，对应于每个时钟的上升沿，设定值经端写入TC534中。读写控制端R/=1时进行读操作，反之为写操作。为A/D转换结束标志，每次A/D转换结束之后，该端输出一个负脉冲，可向μP申请中断，实现读操作。R为复位端，上电时应使R=1，A/D转换器进入自动调零阶段；R=0时允许A/D转换。利用上电复位电路（或μP）发出复位信号。在改变多路转换器地址线时，μP也应产生复位信号，使A/D转换暂停。此外，在发出加信号时必须令R=1，以免出现错误信息。

2.工作原理

TC534的原理框图如图。