MAX1247芯片在MCS-51系列中的应用

    摘要：MAX1247是美国MAXIM公司生产的一种新型12位A/D转换器。文中介绍了它的功能、工作模式及转换参数，并给出了MAX1247与MCS-51的软件接口程序。

    关键词：SPI 接口 差分输入 A/D转移 MAX1247

MAX1247是一种12位的A/D转换器。它带有一个四通道的复用器一个高带宽的采样/保持器。可采用SPI总线结构和单片机相连，其供电电压在+2.7～+5.25V之间，可实现4路或2路的数据转换，并可通过软件实现多种转换模式。

1 引脚排列

MAX1247的引脚排列如图1所示，各引脚功能说明如下：

1脚（VDD）：电源端

2～5脚（CH0～CH3）：四个采样模拟信号输入端；

6脚（COM）：模拟信号输入的地参考电压，在单通道模式中，该脚必须连至地且必须稳定在-0.5LSB～+0.5LSB。

7脚（SHDN）：关闭输入控制端，为低时，将使器件掉电；为高时，将使参考缓冲区放大器处于内部补偿模式；将其浮动，则使参考缓冲区放大器处于外部补偿模式；

8脚（VREF）：ADC参考输入，是模数转换的参考电压，可用此脚来控制模式输入的电压范围。该脚电压最大为5.05V；

9脚（REFADJ）：参考缓冲区放大器的输入，要使参考缓冲区放大器无效，需将其拉至VDD；

10脚（AGND）：模拟地；

11脚（DGND）：数字地；

12脚（DOUT）：串行数据输出，数据在SCLK的下降沿输出。当CS为高时，该端为高阻态；

13脚（SSTRB）：转换结束脚，当处于内部时钟模式，且芯片开始转换时，该脚变低，但若转换结束，该脚变高；在外部时钟模式下，在MSB开始形成之前，该脚维持一个时钟脉冲的高电平。

14脚（DIN）：串行数据输入，数据在SCLK的上升沿被锁存；

15脚（CS）：片选信号；

16脚（SCLK）：串行时钟输入，用来进行串行数据的输入和输出。

2 工作模式

MAX1247有四种工作模式，具体说明如下：

●UNIpolar/Bipolar：在UNIpolar模式下，模拟输入的信号量可在0V～VREF之间，而在Bipolar模式下，模拟输入的信号量可在-VREF/2～VREF/2之间；

●Full power-down/fast power-down:掉电模式；

●Internal clock mode/External clock mode(内部时钟/外部时钟)：在外部时钟模式下，外部时钟不仅要控制数据的移入和移出，而且要驱动模数转换，并要求模数转换必须在一定的时间内结束，否则将使转换结果降低，如果外部时钟的频率低于100kHz，最好用内部时钟模式；在内部时钟模式下，芯片将自动生成转换用时钟，这使得单片机不用主动生成转换用时钟，使可将转换结果读入（读入读出时钟可在0～2MHz范围之内）；

●Single-ended/Differential：在Single-ended模式下，输入信号电压量和COM口构成相对电压。在Differential模式下，CH0/CH1间也将构成差分输入，CH2/CH3间将构成差分输入，因而在Single-ended模式下，最大可构成四路模拟量输入，而在Differential模式下，最大可构成两路模拟量输入，单通道模式和差分输入模式下的通道选择见表1。

表1 通道选择

单通道模式	SEL2	SEL1	SEL0	CH0	CH1	CH2	CH3	COM
	0	0	1	+				-
	1	0	1		+			-
	0	1	0			+		-
	1	1	0				+	-
差分输入模式	SEL2	SEL1	SEL0	CH0	CH1	CH2	CH3
	0	0	1	+	-
	0	1	0			+	-
	1	0	1	-	+
	1	1	0			-	+

3 模数转换的开始和结束

当CS为低时，通过将一个控制字节由CLK端送入DIN脚，可以将第一个到达的逻辑“1”位定义为控制字的开始（MSB），控制字的格式如下：

    对控制字各位的解释见表2所列。当芯片接受到该控制字后，器件开始进行模数转换，在经过一段时间的延时后，再接收ROUT上的数据，该数据为所转换的数字量。把CS拉高，将结束本次转换过程。

表2 控制字各位的解释

位	名  称	解  释
7	START	当CS选通后，该位为1表示一个控制字的开始
6	SEL2	这3位选择四个通道中选择那一个在本次转换中使用（参见表3）
5	SEL1
4	SEL0
3	UNI/BIP	i=Single-end 0=differuantial
2	SGL/DIF	I=Single-end 0=differantial
1 0（LSB）	PD1 PD0	PD1 PD0 模式 0   0   完全掉电模式 0   1   快速掉电模式 1   0   内部时钟模式 1   1   外部时钟模式

4 模拟量与数字量的关系

4.1 关系

对于Bipolar模式，其输入模拟量的电压范围为-VREF+Vcom～+VREF+Vcom，将该电压范围分成4096等份，则1LSB=VREF/4096，相应的数字电压范围为8FF～7FF，例如：000代表Vcom，7FF代表+VREF+Vcom。

对于UNIpolar模式，其输入模拟量的电压范围为Vcom～VREF+Vcom，将该电压范围分为4096等份，则1LSB=VREF/4096，相应的数字电压范围为000～FFF，例如：000代表Vcom，FFF代表+VREF+Vcom。

4.2 数字量的输出

MAX1247一共输出两个字节，每个字节都是高位在先，其结构如下：

5 接口程序

以下以给主MAX1247发送命令字以及从MAX1247接收采样数据为例，给出一个简单的接口程序的示例。

send1247data: ;发送命令字子程序（A中为要发送的命令）

mov rotcount,#08h

clr do

clr cs ;将CS变低

rot-next:

nop

nop

clr clk ;将CLK变低

rlc a ;移出第一位

mov din,c

setb clk ;发送第一位

djnz rotcount,rot-next

nop

clr clk ;启动转换

setb cs ;将片选拉高

ret

recdata： ；数据接收子程序

clr din

clr cs ；将片选拉低

nop

nop

setb clk

mov rotcount,#08h

recl-next:

clr clk ；发送下降沿

nop

nop

mov c,do ；移入数据

rlc a

setb clk

nop

dinz rotcount,recl-next

push a ;保存接收到的高位数据

mov rotcount,#08h ；为接收作准备

rec2-next:

clr clk ;发下降沿

nop

nop

mov c,do

rlc a

setb clk

nop

djnz rotcount,rec2-next

setb cs

mov b,a

pop a

ret