串行A/D转换器MAX1270及其应用

1． 引言

目前A/D转换器的种类繁多，从数据输出形式上可分为串行输出与并行输出两大类。其中串行输出AD转换器因其硬件接口简单而得到广泛应用。另外，从可接受的输入信号极性上看，A/D转换器又可分为单极性输入和双极性输入。在很多的数据采集场合常常面对极性可变的模拟信号。当然可将待转换信号进行电位移动以将其转化为单一极性，但如此便增加了电路的复杂性。串行输出、双极性输入A/D转换器MAX1270^[1]不增加任何硬件电路即可实现对双极性模拟信号的A/D转换。迄今为止对MAX1270的应用非常少^[2]，且未见详细介绍。本文详细介绍了MAX1270的特点，给出了最简硬件接口、软件编程及应用实例。

2． MAX1270芯片介绍

MAX1270是8通道、多量程双极性输入、串行输出、逐次逼近型12 bit AD转换器。其封装形式有24脚Narrow PDIP和28脚SSOP两种。PDIP封装的引脚排列如图1所示。各有用引脚功能如下：

1－V_DD，+5V电源输入端；2、4－DGND，数字地；5－SCLK，串行时钟输入端；6－/CS,片选输入端，低电平有效；7－DIN,串行数据输入，即AD转换控制字输入端；8－SSTRB,串行数据输出选通输出端；10－DOUT,串行数据输出端；11－/SHDN,掉电模式控制输入端，

低电平有效；12－AGND,模拟地；13~20－CH0~CH7,模拟信号输入端；21－REFADJ，参考电压输出/外部调节输入；23－REF，参考电压缓冲输出/ADC的参考输入。

2.1 MAX1270的控制字

MAX1270的8位控制字及其功能如表1所示。最高位START为起始位（高电平），标志控制字的开始。/CS为低电平期间，控制字在时钟脉冲SCLK作用下先高位后低位通过DIN端输入。

表1 控制字格式

2.2时钟模式与转换速率

PD1PD0为掉电/时钟模式选择位。PD1PD0＝10、11时为省电模式。正常工作时MAX1270有外部时钟与内部时钟两种工作模式。PD1PD0＝01时为外部时钟模式，串行数据的移入、移出以及数据采集、转换都由SLCK端的输入脉冲控制。PD1PD0＝00时为内部时钟模式，数据转换时钟由芯片自己产生，减轻了微处理器的负担，使得转换后的数据可在微处理器方便的任何时刻读取，利于提高微处理器的工作效率。外部时钟模式分为25SCLK/s（每个数据转换需要25个时钟周期）和18 SCLK/s两种方式，后者转换速率稍快的原因是在全部数据转换期间/CS始终维持有效电平。内部时钟模式也有20、16、13 SCLK/s等不同转换方式。不同的时钟模式和转换方式，其转换速率不同。在外部时钟模式、SCLK速率为2MHz、18 SCLK/s时MAX1270转换速率可达110ksps。

2.3通道选择与输入范围

SEL2~SEL0为通道选择位，000~111分别选择输入通道CH0~CH7。RNG~BIP为输入范围选择位，MAX1270有4种输入范围。RNG~BIP置00时 0～5V单极性输入， 置01时0～+10V单极性输入； 置10时 -5～+5V双极性输入；置11时-10～+10V双极性输入。

2.4传输函数与输出数据格式

对单极性输入，1LSB＝FS/4096，输出数据为12位二进制码。对双极性输入，1LSB＝FS/2048，输出数据为12位二进制补码。

2.5参考电压

MAX1270可使用芯片内的4.096V参考电压，也可使用外部参考。图2是使用片外参考和片内参考时相关管脚的接法。

3． 电路硬件连接与软件编程

MAX1270与AT89S52的连接方法如图3所示。下面是用汇编语^[2]言编写的一个通道AD转换子程序adconversion，外部时钟模式，转换方式25SCLK/s。控制字在R1中。转换所得12位数据高4位放入R3,低8位放入R4。