DS2450 A/D转换器的特性与应用
1 DS2450主要特性
? 用户可编程设置输入范围(2.56V,5.12V)、分辨率(1~16位)和报警门限;
? 单电源工作(5V);
? 很低的功耗:工作时2.5mW,空闲时2.5μW;
? 内置多点控制器允许在一条公共单总线上对多个DS2450识别和操作;
? 响应模拟电压超过报警门限时的条件查找;
? 未用作模拟输入的通道可用作闭环控制的漏极开路的数字输出;
? 直接与微处理器端口的一个引脚相连,并以16.3kbps的速率通信;
? 超速模式下通信速率可达142kbps;
? 片上16位CRC生成器能确保数据传输的正确性;
? 出厂前激光刻录和经过测试的64位唯一注册号(8位族码+48位序列号+8位CRC校验码)能保证绝对的跟踪能力,因为没有两个部分是相似的;
? 8位族码规定了器件与总线命令者通信的需求;
? 工作温度范围从-40°C~+85°C;
? 紧凑,低成本,8引脚SOIC表面安装封装。
2 引脚说明
DS2450为8脚贴片式封装,如图1所示。
3 DS2450工作原理与设置
3.1 原理框图
DS2450单总线四路A/D转换器是一个具有四选一多路转换开关的逐次逼近A/D转换器。其内部组成原理框图如图2所示。
图2中上部是工作电源。器件通过单总线或者从Vcc引脚取得功率。如果不用Vcc供电,器件在单总线为高期间把能量储存在一个内部电容器上,并且在单总线为低期间继续以“寄生”功率为动力工作,直到单总线为高时才补充寄生(电容器上)能量。这就提供了足够的能量。要进行A/D转换,需要将单总线强上拉到 5V,或者使用Vcc供电。中部4个方框是单总线协议控制和CRC校验。每一个 DS2450出厂前用激光刻录注册号,此注册号包含一个唯一的48位序列号、一个8位CRC校验码和一个8位族码(20H)。DS2450的64位ROM 部分不仅是器件绝对唯一的电子标识,而且是定位和寻址器件以实现控制功能的一种手段。CRC(Cyclic Redundancty Check)称为循环冗余码检测,是数据通信中校验数据传输是否正确的一种常用方法。下部3个方框是A/D转换器及选通和控制电路。
3.2 单总线协议
DS2450采用达拉斯公司数据传输的单总线协议。与DS2450的通信需要一根双向线,典型地可以是单片机端口的一个引脚。单总线协议的层次结构如图3所示。单总线命令者首先必须发送七个ROM功能命令中的一个命令。七个ROM功能命令分别是:①读ROM(读取64位注册号);②匹配ROM(总线上有多个DS2450时,寻址某个DS2450);③查找ROM(系统首次启动后,需识别总线上各器件);④条件查找ROM(只查找输入电压超过设置的报警门限值的DS2450);⑤跳过ROM(总线上只有一个DS2450时,跳过读ROM命令直接向器件发送命令,以节省时间);⑥超速跳过ROM(超速模式下跳过读ROM命令);⑦超速匹配ROM(超速模式下寻址某个DS2450)。在成功执行上述命令之一后,总线命令者可发送任何一个可使用的命令来访问存储和控制功能。所有数据的读写都是从最低位开始的。
3.3 器件存储器
DS2450所有的寄存器都映射到一个由相邻24个字节组成的线性内存范围内,分为3页,每页8字节。第一页叫做转换读出页,内部逻辑将转换结果放在此内存区域以让总线命令者读取。从通道A最低地址00开始,每个通道有一个16位的区域用来存放转换结果,如表1所示。为节省篇幅,表1、表2、表3只列出了通道D。
上电时转换读出寄存器缺省为全零。不管分辨率如何,转换结果的最高位总是在同一位置。如果分辨率小于16位,转换结果的低位将用零填充来产生一个16位结果。对于不需要四路模拟输入的应用,应当将D作为第一个通道,C作为第二个通道,依次类推。这样做的优点是当读取转换结果时,可以较快地到达页尾和读取CRC16,并且可使单总线上的流量最小。
通道控制和状态信息存于第二页,如表2所示。其第一字节的低四位控制A/D转换位数,如1111为15位。位5不起作用,始终为0。位6为输出控制,OC 为0该通道可以输出。位7是输出使能,OE为1表示通道可控。第二字节的位0选择输入电压的范围。当IR为0时,是2.55V。当IR为1时,是 5.10V。位1不起作用,读出总是0,且不能置为1。位2和位3分别是AEL(低限报警使能)和AEH(高限报警使
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