旧货市场上386、486便携式笔记本电脑极为便宜,对其稍许改造即可成为无线电爱好者手中不可多得的多功能仪表。如一台386/16M、2M内存、40M硬盘、黑白显示器的笔记本电脑,改造后能够对3MHz以下的11路信号进行A/D转换并记录于硬盘,供事后分析;修改软件显示界面后;能改造成模拟11通道输入、具有记忆存储功能的示波器,对电子设备开发、电器维修及电路分析极为有益。
一、元件选择
1.TLC2543串口输出A/D转换器。
TLC2543采用CMOS技术制造,是高性能、低功耗12位高速A/D转换器,它具有采样保持和串口输出等功能。电源电压4.5~5,5V,A/D转换时间小于10μs,CLOCK最高4.1MHz。该器件除具有高速A/D转换器外,还具有测试电压选择、输出数据长度(8bits、12bits、16bits)控制、输出方式(数据高位在先或低位在先)控制等,其中软件降耗功能更加降低能耗。
TLC2543内部有一个特殊功能寄存器,每一个“位”代表一个特殊功能。通过DATAINPUT写人数据,实现对不间功能的选择(见附表)。输出数据长度有8位、12位和16位三种选择,有高位(MSB)在先或低位(LSB)在先两种方式供选择,下图为12位数据长度、高位在先时的输出时序图。
TLC2543自带时钟,能够根据写入特殊功能寄存器的数据完成相应的A/D转换。若EOC从低电平变为高电平,表明A/D数据转换已经完成,可以进行数据读出操作。首先使片选信号cs由高电平变为低电平,此时A/D转换数据的最高位已经出现在DATAOUT线上,立即将要写入数据的最高位呈现在DATA1NPUT线上,之后CLOCK由低变为高电平,将输入、输出数据锁存。当第一个时钟结束,CLOCK由高变低电平时,输入、输出数据的第二位出现在总线上,依此循环,直到12位数据读取完成。写入数据只有前8位有效,后4位无效。当采用8位数据长度输出时,A/D转换数据的高A8—A11位数据无效。用16位数据长度输出时,A/D转换数据的高AI2—A15位数据无效。
TLC2543A/D转换数据输出与控制数据的写入是同时进行的。因此,本次读出的A/D转换数据是相邻的上次选通通道的转换结果,这次选择的A/D转换通道待下次才能读出结果。
2.MAX684电源模块
MAX684是微功耗DC-DC电源转换模块,采用8脚μMAX封装,输入电压2.7~5.5V,输出电压5V,输出电流50mA,静态电流小于100μA。仅外接四个元件即可构成开关频率在50kHz—2MHz之间的高效稳压电源,有利于降低A/D转换器的体积。
二、电路原理
1.计算机并行端口(LPT)
计算机并行端口就是计算机的打印口,主要有LPT1和IPT2,对应端口地址是0x378和Ox278,最常用的是LPT1。每一个端口对应三个寄存器DATA、STATUS、CONTROL,它们相对基址的偏移量分别为+0、+1、+2。如LPT1端口STATUS的地址是0x379。
2.电路原理与制作
电路原理如下图所示。D1为阻DB25,D2为阴DB25,D0为时钟信号,提供读写时钟。D7与DIN相连,输出A/D转换通道选择及其他功能选择数据。S7与DOUT相接,计算机从此读取A/D转换串行数据。S6是A/D转换完成位,高电平有效。Cl是片选信号,低电平有效。D2~D6输出3~5V的电源,通过MAX684进行DC-DC转换,输出稳定的+5V电源,为TLC2543供电。
因电路极为小巧,又不需要独立的电源,所以很方便将其放入具有阴、阳DB25的小盒中。使用时将A/D转换盒阳DB25(D1)插入便携计算机的并口上,将输入信号线插到A/D阴DB25(D2)上,运行该软件即可。注意,在A/D输入端没有进行电阻网络匹配时,输入信号电平应控制在士5V。
三、程序设计
软件设计的目的就是通过对并行端口的读写操作,模拟TLC2543所需要的时序,读出串行A/D数据。以C语言开发读取A/D数据程序及有关波形显示和逻辑分析等内容,因程序较大,故在此略去。
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