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利用线阵CCD测量物体的振动实验
3.2数据采集系统
单片机AT89C51 是整个系统的核心,TLC2543 对输入的模拟信号进行采集,转换结果由单片机通过P1. 2 接收,AD 芯片的通道选择和方式数据通过P1. 1 输入到其内部的一个8 位地址和控制寄存器，单片机采集的数据通过USB100 向上位机USB 传输。如图3.6所示。
图3.6 数据采集及传输硬件图
3.3 TLC2543 串行A/D 转换器
3.3.1 TLC2543C简介
TLC2543是具有11个输入端的12位串行模数转换器。TLC2543是美国德州仪器公司于近几年推出的一种性能价格比较优越的12位A/D转换芯片，具有多种封装形式，并具有民用级、工业级、军用级产品。在产品型号、规格、封装形式、适用范围等方面，已形成一个系列。一九九八年以来开始在我国推广使用。就12位A/D转换器来说，TLC2543具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简捷、价格低等优点已经在我国单片机应用领域得到很好的推广了。TLC2543C的引脚如图图3.7所示。
第三章 测试硬件电路系统
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图3.7 TLC2543引脚图
3.3.2 TLC2543C的主要性能
TLC2543C是一种开关电容结构的逐次迫近式AD转换器，片内提供转换时钟，12位或8位串行数据输出，可采集11路模拟输入电压，由片内多路开关选通，并采样保持。在本芯片工作温度(00C-700C)范围内，AD转换时间为10微秒，样率为66Kbps，具有单+5V电源工作的方式，且提供3路内置自测方式。通过对该芯片内数据输入寄存器的编程，可实现12位或8位串行数据输出、数据输出的格式为二进制数无符号数或有符号数、是最高有效位(MSB)导前输出还是最低有效位(LSB)导前输出。
3.3.3 TLC2543C的转换过程
其工作过程分为两个周期：I/0周期和实际转换周期： (1) 1/0周期/CS变低后器件进入I/0周期，同时进行两种操作。
① 在I/0 CLOCK的前8个脉冲上升沿，以MSB的导前方式从DATAI NPUT端输入8位数据流到输入寄存器。其中前四位为模拟通道地址，控制14通道模拟多路器从11个模拟输入和3个内部自测电压中，选通一路送到采样一保持电路，该电路从第四个1/0 CLOCK脉冲的下降沿开始对所选信号进行采样，直到最后一个I/0 CLOCK脉冲下降沿。I/0周期的时钟脉冲个数与输出数据长度同时由输入数据的D3D2位选择8，12，16位时，在前8个时钟脉冲之后，DATA INPUT便无效。
② 在DATA OUT短串行输出8,1 2或16为各数据，当插入/CS高电平脉冲控制件工作时，第一个数据出现在/CS下降沿；当/CS保持为低时，第一个数据出现在EOC的上升沿，后续数据在I/0 CLOCK下降沿依次输出，这个数据串是前一次转换的结果。
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(2) 转换周期
1/O周期的最后一个UOC LOCK下降沿之后，EOC变低，采样值保持不变，转换周期开始，片内转换器对采样值进行逐次逼近式A/D转换，其工作由I/OCLOCK同步了的内部时钟控制，转换完成后EOC变高，转换结果锁存在输出数据寄存器中，待下一个1/O周期输出，1/O周期和转换周期交替进行，从而可减小外部的数字噪声对转换精度的影响。
3.4 USB通讯模块
USB总线是INTEL,DEC,MICROSOFT,IBM等公司联合提出的一种新的串行总线标准，主要用于PC机与外围设备的互联。它是一种简单的计算机外围接口标准。具有低成本、使用简单、支持即插即用、易于扩展等特点，已被广泛地用在PC机及嵌入式系统上。
因为USB是串行传输，而USB下一级器件FIFO需要并行的8位数据，所以设计串并转换模块是非常必要的。在本课题中USB通讯采用的是哈尔滨工业大学迅通电子科技有限公司开发的USB100模块。该模块有许多特点，如模块内部已经封装全部USB协议：模块有大于380byte的F工FO，可与任何高、低速单片机连接；数据通信速率最高可达8Mbit/s；模块超小体积，体积约40mmx27mmx5mm；标准DIP28封装：八位单片机总线接口，对USB接口的操作如同对外部存储器操作一样方便；内部多达384字节的发送缓冲区和128字节的接收缓冲区，满足高速通信与单片机接口的需要。下面分别是USB100外部管脚图3.8和通信原理框图3.9。
第三章 测试硬件电路系统 图3.8 USB100管脚图
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图3.9 USB通信原理框图
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