W78E58与MAX1247/MAX525接口及软件设计

    摘要：介绍应用MAX1247、MAX525与单片机构成的4入、4出A/D和D/A测控系统，并给出详细的编程软件、使用者可以将该软件直接嵌入自己的应用系统中。

    关键词：A/D、D/A接口 单片机 接口软件

MAX1247是4通道模拟输入12位串行输出A/D转换器，MAX525是4通道模拟输出12位串行输入D/A转换器。这两种芯片特性有很多相似之处，可以和单睡机构成一个完整的4通道测控系统。由于是串入、串出，解决了单片机口线资源不足的缺点，适当的选择外围电路，能取代工控机组成的测控系统。

一、两种芯片的主要特性

（1）单电源供电，MAX1247电源从+2.7～+5.25V，MAX525为+5V。

（2）MAX1247为4通道单端或2通道差分模拟信号输入。MAX525为单通道二进制数据输入、4通道模拟信号输出。

（3）接口标准与SPI、QSPI或Microwire兼容，因此，两种芯片仅需7条口线（MAX1247为4条，MAX525为3条）即可完成4路模拟量输入、4路模拟量输出的数据采集和控制。

（4）均可由软件设定为低功耗模式。

（5）两种芯片的典型参考电压均为2.5V。

二、工作原理

1.引脚排列及功能

MAX525为D/A转换器，20引脚，SSOP封装如图1所示。

各引脚功能如下。

（1）AGND、DGND：模拟地和数字地。

（2）OUTA～OUTD：DAC的A～D通道模拟电压输出端。

（3）FBA～FBD：DAC的A～D通道模拟放大器负反馈端。

（4）REFAB、REFCD：AB和CD通道参考电压输入端，取值范围从0V到VDD-1.4V，典型值为2.5V。模拟输出电压为Vref×（NB/4096）×G（NB）为输入待转化的二进制数据，G为增益），因此，AB、CD端的参考电压不同，满度输出的电压范围也不同。

（5）SCLK：串行时钟输入端。

（6）DIN：串行二进制数据输入端。

（7）DOUT：串行二进制数据输出端。该数据为MAX525移位寄存器的数据，CPU可以读此数据，校正DAC转换结果。

（8）UPO：应用编程逻辑输出。

（9）PDL：电源关闭端。如果接低电平，写入控制命令字（1100XXXXXXXXXX）以后，参考电压输入和输出放大器全部为高阻状态，正常使用为高电平。

（10）CS：片选输入端（低电平有效）。CL：复位端，低电平时，清除所有DAC寄存器和输入寄存器，复位所有的输出放大器为低电平输出。

MAX1247为A/D转换器，16引脚，QSOP封装，如图2所示。

各引脚功能如下：

（1）VDD：正电源电压端。

（2）CH0～CH3：采样模拟输入端。

（3）COM：模拟地。

（4）SHDN：三级关闭输入端。当其接地时，芯片处于低拉耗模式；当其接高电平时，内部缓冲放大器处于内部补偿模式；当其浮置时，内部缓冲放大器处于外部补偿模式。

（5）VREF：参考电压输入端。

（6）SCLK：串行时钟输入端。

（7）CS：芯片选择，低有效。

（8）DOUT：串行数据输出端。

（9）AGND：模拟地。

（10）DGND：数字地。

（11）REFADJ：参考缓冲放大器输入端。若接VDD，则内部缓冲放大器无效。

（12）DIN：串行二进制数输入端。

（13）SSTRB：转换结束信号。在内部时钟模式下，开始转换时，SSTRB变为低电平，转换结束后变高。在外部时钟模式下，当CS为高电平时，SSTRB为高阻；当CS为低电平时，在控制字节最后一位之后以及在转换成二进制数的最高有效之前，SSTRB为高电平。工作命令字及原理可参考《电测与仪表》杂志2000年第2期。

2.控制格式

每一路DAC是由1个输入寄存器和1个DAC寄存器组成双缓冲输入，串行数据控制格式是由16位组成，如表1所列。

表1 命令字格式

表2 串口编程命令

表2给出各种工作时的命令格式工，供用户编程参考。

3.电路连接方式

MAX1247和MAX525与单片机V78E58连接方式如图3所示。W78E58为台湾华邦公司生产的8位单片机，内含32KB Flash/EEPROM，其引脚功能与8051系列单片机完成兼容。图3中4个三极管为恒流源变换，可将DAC输出的模拟信号变换成4～20mA的恒流，由P1～P4输出，24V外接电源。两种芯片的参考电压输入端一般为2.5V，须另外由电路提供。

注意：MAX525有两种参考电压输入端：REFCD、REFAB，其值可以不同。

三、软件

下面给出C语言编程的系统软件，见dacdaclel（MAX1247A/D转换子程序）和dacdac(MAX525DAC子程序)。

#include /*绝对地址访问函数*/

#include

#include /*各种不同类型的数字函数*/

#define uchar unsigned char

sbit P1_0=P1^0; /*定义P1～7为W78E58的P1口*/

sbit P1_1=P1^1；

sbit P1_2=P1^2;

sbit P1_3=P1^3;

sbit P1_4=P1^4;

sbit P1_5=P1^5;

sbit P1_6=P1^6;

sbit P1_7=P1^7;

void dcadac(unsigned long dacdata 1,dacdata2)

{uchar ee=0;

unsigned long xdata dacdatatransfer=0;

P1_6=0;

Resetdog(); /*调用看门狗复位子程序*/

P1=P1&0xdf； /*片选CS置低电平*/

for(ee=0;ee<4;ee++){

P1_6=0;

P1=P1&0xef;

dacdatatransfer=dacdata1;

dacdatatransfer=((dacdatatransfer>>(3-ee))&0x01)<<3;

P1=P1ldacdatatransfer;

P1_6=1;

}

P1_6=0;

For(ee=0;ee<12;ee++){

P1_6=0;

resetdog();

P1=P1&0xef;

dacdatatransfer=dacdata2;

dacdatatransfer=((dacdatatransfer>>(11-ee))&0x01)<<3;

P1=P1ldacdatatransfer;

P1_6=1;

}

P1_6=0;

P1=P1l0x20;

}

该子程序可完成两路DAC模拟电压输出，欲转换的12位二进制数据已经分别存放于变量dacdac1、dacdac2中。

/*流量A/D转换一次，其中P1-1为片选端，P1-0为时钟输入端，P1-2为数据输入，P1-3为数据输出*/

void adcadc() {

P1_1=0;

P1_0=0;

adaddress=0x9e; /*送控制命令字：启动、选择1通道，单极性转化、单极性模拟输入方式*/

for(l=0;l<8;l++){

adaddresstransfer=adaddress;

adaddresstransfer=(adaddresstransfer>>(7-1))&0x01;

P1_3=adaddresstransfer; /*右移动1次，以后送到P1-2口*/

P1_0=0； /*此处为送时钟信号*/

for(kkl=0;kkl<2;kkl++); /*空操作*/

P1_0=1；

for(kkl=0;kkl<2;kkl++);

P1_0=0; /*时钟信号周期等于等于4条指令时间*/

}

P1_1=0;

for(l=0;l<6;l++);

P1_1=0;

lldatatransfer=0;

P1_0=1;

for(l=0;l<12;l++){

P1_0=0;

P1_0=1;

lldatatransfer=P1_2; /*读出串行12位数据*/

lldatatransfer=lldatatransfer<<(11-l);

lldata[lldatacounter]=lldata[lldatacounter]lldatatransfer;

}

lldatatransfer=lldata[lldatacounter];

for(l=0;l<4;l++){

P1_0=0;

P1_0=1;

}

P1_1=1;

}

/*该子程序完成4路A/D变换，结果存放在变量lldatatransfe中*/

四、应用

在石油系统，需要在线测量石油的含水、含气及流量、温度等。本文所述内容，已应用于新型DRH原油含水、含气分析仪二次智能仪表，达到设计指标要求。