成梦思 20080710404 自一DA转换模块——TLC5615 通过单片机I/O口直接控制继电器或可控硅是后向通道中最简单的形式，当被控对
象需要根据模拟量的大小连续控制时，最简单的方法便是采用D/A数模转换器。数模
转换器的目前种类繁多，从接口形式来看，有串口和并口之分。早期的D/A数模转换 器一般采用并口方式，如广为流行的DAC0832，随着半导体技术的不断发展和进步，
为节省CPU的硬件资源，目前一些新型的D/A转换器均采用了流行的串行总线协议，
如采用SPI总线协议的TLC5615。从D/A芯片的输出形式来看，又分为电流输出型和 电压输出形两种，常用的DAC0832就是典型的电流输出型D/A转换器。由于输出是电 流形式，因此在实际的电路设计中还必须通过运算放大器组成电流/电压转换器将电流
输出转化成电压输出。而TLC5615则是电压输出型的代表，可以通过外接的基准电压
来调节电压输出幅度。
4.10.1设计目的及任务
设计目的：熟悉SPI总线的基本概念、特性和常用器件的用法；掌握D/A转换器
贝克曼梁法的基本特性和性能指标以及对系统性能的影响；掌握SPI接口的D/A转换芯片TLC5615
的原理、引脚连接和单片机的接口以及程序设计；熟悉KEIL uv2、uv3环境下的SPI
总线协议的程序调试。
设计任务：设计一个单通道DA转换电路及外围电路，其供电电压为＋5V。
功能指标：所设计的DA转换器的指标有：
⌝分辩率：8位或以上
⌝转换精度：小于± 1LSB
⌝接口形式：串行或并行数据总线
⌝转换时间：小于100µ S
⌝电源电压：单电源+5V
设计要求：所设计的DA转换电路应满足EDP实验仪系统设计要求，并能与整个
系统有效结合。以下是一个DA转换电路的设计范例及其相应电路的讲解，仅供参考。
4.10.2 D/A转换的基本原理
1、D/A转换器的性能指标和常见芯片
1)、分辨率:D/A转换器能输出的最小模拟增量，取决于输入数字量的位数。一般有两种表示方式。 2 =39mV；8位DAC芯
例：满量程为10V的8位DAC芯片的分辨率为10V×8
1；
门窗防盗网片的分辨率为：1/256；16位DAC的分辨率为
16
2
2)、转换精度：指满量程时DAC的实际模拟输出值和理论值的接近程度。一般有两种表示方式。
例：满量程时理论输出值为10V，实际输出值是在9.99V—10.01V之间，其转换精度为±10mV。
DAC的转换精度为分辨率之半，即为LSB/2。LSB是分辨率，是指最低一位数字量变化引起幅度的变化量。
3)、偏移量误差：指输入数字量为零时，输出模拟量对零的偏移值。这种误差通常可以通过DAC的外接VREF和电位计加以调整。
4)、线性度：DAC的实际转换特性曲线和理想直线之间的最大偏移差。通常线性度不应超出±LSB。
5)、转换速度、温度灵敏度等。
D/A转换器按输入数字量有8、10、12和16位之分，按接口方式有并行方式和串行方式，按输出形式有电流输出型和电压输出型。常见的D/A转换器有下列几种：
1)、DAC0830系列：8位，20引脚，DIP封装；
2)、DAC1020系列：10位，16引脚，DIP封装；
3)、DAC1220系列：12位，18引脚，DIP封装；
4)、TLC5615：采用SPI总线协议。
2、TLC5615的特点和引脚定义
TLC5615是高阻抗输入、电压输出的10位数字/模拟转换器DAC。其输出电压幅度最大为基准电压的2倍，采用单＋5V电压供电。TLC5615的数字控制通过3线（three-wire）串行总线来完成，与CMOS电平相兼容，且易于和工业标准微处理器和微控制器接口。器件接收16位数字以产生模拟输出，具有高噪声抑制能力。与微控制器的通信协议包括SPITM 、QSPITM 、MicrowireTM。TLC5615主要特点包括：10
位CMOS电压输出DAC、＋5V单电源工作、三线SPI串行接口、高阻抗基准输入、电压输出范围——基准输入电压2倍、内部上电复位、低功耗（1.75mW）、21MHz的更新率和0.5 LSB的建立时间（12.5μs）。
TLC5615采用8脚DIP或SOP封装，引脚排列如图4.10.1所示。引脚功能如表4.10.1所示，其中DOUT引脚只有在多个TLC5615级联时才使用，REFIN是基准电压输入端，取值范围为VCC~2V之间，典型
值为2.0V。
图4.10.1 TLC5615引脚排列
表4.10.1：TLC5615引脚功能
引脚名称I/O方向功能
DIN 输入串行数据输入
SCLK 输入串行时钟输入
/CS 输入芯片选择
DOUT 输出串行数据输出
AGND 模拟地
REFIN 输入基准输入
OUT 输出DAC模拟电压输出
阿洛酮糖
VCC 正电源（+5V）
TLC5615与MCU接口的时序关系如图4.10.2所示。
图4.10.2 TCL5615的时序图
旋转式清堵机看看最大串行时钟速率为：f（SCLK）=1/tW（CH）+tW（CL），近似为14MHz。数字更新速率受片选/CS周期限制，通常情况下的D/A转换速率为1.2MHz左右。对于满幅度输入阶跃跳变，10位DAC建
立时间约为12.5μs，这时D/A的转换速率只有80kHz。
3、TLC5615与单片机接口的硬件设计
TLC5615与MCU接口采用标准的SPI或QSPI串行总线协议，实际连接可参照图4.10.3，当MCU自身不带有SPI接口时，可通过普通I/O口模拟SPI串行总线协议的工作方式。在片选/CS为低电平时，由MCU发往TLC5615的输入数据被读入到16位移位寄存器（最高有效位（MSB）在前）。在SCK时钟信号的上升沿把数据送到输入寄存器，随后由/CS片选信号的上升沿将数据传送至DAC寄存器。当/CS为高电平时，输入数据不能由时钟同步并送入到输入寄存器。
图4.10.3 TLC5615与MCU的连接
SPI协议规定为8位字节形式，因此数据输入到DAC寄存器需要两个写周期。对于QSPI接口，由于总线传送的数据格式为8位至16位可变，因此可以在一个写周期之内将输入数据装载至DAC输入寄存器。TLC5615的转换精度与PCB板的设计相关，模拟地和数据地在印制电路板中应严格区分。TLC56
15的AGND模拟地端应连接到系
统模拟地，并应在VDD和AGND之间靠近器件处并联一个0.1μF的陶瓷旁路电容。
4.10.3 设计内容
1、原理图及说明
EDP实验仪D/A转换模块采用的电路原理图如图4.10.4所示，TLC5615控制输入端和数据输出端遵循串行外设接口SPI协议，要求微处理器具有SPI接口。由于试验仪的STC89C58RD+单片机没有SPI接口，需通过软件模拟SPI协议以便和TLC5615接口。TLC5615的基准由TL432D提供标准2.5V电压。如基准电压不准，可调节WR1电位器，J2为基准电压跳线接头，当1-2短路时为AD提供基准；当3-4短路时为DA提供基准。J3为DAC模拟电压输出端。
图4.10.4 TLC5615 D/A转换模块电路原理图
tmal2、管脚定义
玻璃倒角机
EDP试验仪DA转换模块接口定义如图4.10.5所示。
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