50Hz数字陷波器的设计讲解

1、四川理工学院毕业设计（论文）50Hz数字陷波器的设计学 生：孙全成学 号：04021030312专业：通信工仁班 级：2004.3指导教师：徐永俊四川理工学院电子与信息工程系二00八年六月摘要在分析了FIR数字滤波器主要特点的基础上,利用MATLABS计了 50Hz的FIR数字陷波滤波器，并给出了基于 AT89S52的硬件实现方案和相应的C51程 序。通过软件仿真，验证了滤波器的可行性和实时性。关键词：陷波滤波器；MATLAB单片机ABSTRACTBasing upon analyzing main characteristics of the digital FIR filter and d

2、esigning a 50Hz FIR digital notch filter by MATLAB is presented in this paper, as well as the hardware scheme and corresp onding C51 program based on AT89S52.The filters feasibility and real time disposal was con firmed through the software simulatio n.KEY WORDS: Notch Filter; MATLAB ; MCU目录摘要 IABST

3、RACT. I I第1章引言 11.1数字滤波器简介 1.1.1.1陷波滤波器的原理 1.1.1.2陷波滤波器类型的选取 21.2设计的总体思路和方法2.第2章数字滤波器的基本概念 32.1数字滤波器模型 3.2.1.1数字滤波器的类型32.2系统的描述4.2.3系统的传递函数5.第3章数字滤波器的基本结构运算单元 63.1滤波器的基本结构运算单元63.2线性相位FIR数字滤波器的特点 63.2.1线性相位的条件 6.3.2.2滤波器的线性相位特性63.2.3线性相位特性FIR滤波器的零、极点分布特性 83.2.4 FIR数字滤波器的基本结构 9第4章FIR数字滤波器的设计 114.1 FIR

4、的传统设计方法1.14.1.1 FIR滤波器的窗函数截取设计方法 1 14.1.2几种常用的窗函数 124.1.3 FIR滤波器的窗函数设计法设计步骤 134.2利用MATLA进行滤波器的设计 1.54.2.1 FDATool工具箱简介154.2.2带阻滤波器设计174.2.3冲击响应h(n)的输出 20第5章FIR滤波器在单片机上的实现 215.1 A/D、D/A转换器简介 215.1.1 A/D 转换器 TLC2543 简介215.1.2 D/A 转换器 TLC5618 简介255.2 TLC2543和TLC5618与单片机的连接图285.3 TLC2543 和 TLC5618的 C51

5、程序295.4 FIR 滤波器在 AT89S52上的实现315.4.1 16位有符号乘法程序的设计 315.4.2 FIR 的 C51 程序32第5章FIR滤波器的调试 395.1 Emu51Form简介和使用 .395.2 A/D、D/A转换程序的调试405.3对16位有符号乘法程序的调试415.4 FIR滤波程序的编译与调试 42第6章结束语 43致谢 44参考文献 45附录 47第1章引言1.1数字滤波器简介数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行 数学处理来达到频域滤波的目的。 可以设计系统的频率响应，让它满足一定的要 求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频

6、率成分进行过滤， 这就是滤波器的 基本原理。如果系统是一个连续系统，则滤波器称为模拟滤波器。如果系统是一 个离散系统，则滤波器称为数字滤波器。由于计算机和大规模集成电路技术的进步， 依靠传统的模拟电路来实现的电 子系统已不适应。现在都在开始采用数字化技术，传统的模拟滤波器，正在被数字滤波器所代替，数字滤波器的输入是个数字序列，输出是另一个数字序列。从本质上说它只是一个序列的运算加工过程。但另方面因为它是一个离散系统，而 一个离散系统具有一定的频率响应特性，适当地控制离散系统结构使其频率特性 满足一定的要求，就可以起到和模拟滤波器同样的作用。 但数字滤波器却具有精 度高，可靠性强，灵活性大，适应

7、范围广（在甚低频范围），快速等优点。而且可 以分时复用，同时处理若干不同信号，因此已得到越来越广泛的应用。在心电信号分析系统中，影响心电自动分析结果可靠性的因素很多。 其中一 个重要原因就是心电信号中存在各种干扰，如随机噪声、基线漂移、肌电干扰以 及50 Hz工频干扰。由于这些干扰的存在，往往对心电各波段的识别造成影响， 从而影响自动诊断结果。在心电信号的记录过程中 ，由于内外环境因素的影响， 50 Hz工频干扰是经常存在的。通常可采用点阻滤波、分段滤波等手段来抑制50Hz干扰信号。但由于50 Hz干扰信号落在心电信号的有效频带内，以上方法往 往对心电的有效成份造成一定影响。本设计介绍一种性能

8、卓越又容易设计和实现 的50Hz陷波滤波器，这种方法对50 Hz干扰信号消除彻底,而对心电信号的有 效成份影响很小。1.1.1陷波滤波器的原理当带阻滤波器的阻带很窄时，又称为陷波滤波器。陷波滤波器的设计是以模 拟滤波器为原型，通过一定变换转换为数字滤波器。陷波滤波器的设计有两种：一是先利用模拟频域带阻变换法，再利用数字化法设计数字带阻型滤波器。方法二是直接从模拟低通原型滤波器通过S平面变换成数字带阻滤波器的Z平面。模拟低通到模拟带阻的变换关系为1 -zJ1 zJ(1-1)方法三是利用MATLAB的强大运算功能，基于MATLAB信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)

9、的数字滤波器设计法 可以快速有效的设计由软件 组成的常规数字滤波器，设计方便、快捷，极大的减轻了工作量。在设计过程中 可以对比滤波器特性，随时更改参数，以达到滤波器设计的最优化。这里利用方 法三进行设计。1.1.2陷波滤波器类型的选取根据滤波器单位冲激响应函数的时域特性可分为两类3:无限冲激响应(IIR )滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器。与IIR滤波器相比，FIR的实现 是非递归的，总是稳定的；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时， 可以获得严格的线性相位特性。再者，CPU勺字长是有限的，在数据的处理中总 会有计算的误差，FIR滤波器是非递归的，它不会把误差累积起来。因此，它

10、在 高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广 泛应用。所以本设计选择 FIR型滤波器来设计。1.2设计的总体思路和方法本设计先用MATLAB设计出符合要求的滤波器，再根据FIR波器的的循环 卷积方程：L 二y(n)h(n)x(n - n) (1-2)m =0选择ATMEL公司的AT89S52单片机，在KEILC上进行程序实现。设计的总体 结构如图1-1:输入信号A/D转换器CPU AT89S52 (n otch filter)器D/A转换滤波输出图1-1系统总体结构第2章数字滤波器的基本概念2.1数字滤波器模型这里所讲的数字滤波器都是一个离散的LTI系统，离散LT

11、I系统模型如图2-1 :H(E).y(n)=H(E)x(n)图2-1离散LTI系统模型x(n)、y(n)分别是系统的输入输出序列，H(E)是系统本身的特性(转移算 子)。系统对于输入的离散序列x(n)总有对应的输出y(n )。x(n)是离散的信号, 每个x(i)可能有不同的幅值，有了前后不同幅值的变化，就可以引出离散信号 的频率这一性质。数字滤波器就是对不同频率的数字信号从频域进行信号分离的时序电路或 器件或一段程序，H(E)可由一段程序来或一个电路完成。2.1.1数字滤波器的类型数字滤波器按功能分为低通、高通、带通、带阻、全通滤波器。离散信号的傅氏变换公式为:X (eb )x(n) en (

12、2-1)co的函数，周期为2nn =.：:x(n)=丄：X(ej )ejn d 2兀t由序列傅氏变换公式可知，离散信号的傅氏变换是只需研究一nn，不需要在整个o轴上分析其信号所以，数字滤波器的通带分布如图2-2 :低通高通带通全通图2-2数字滤波器的通带分布2.2系统的描述模拟系统通常用微分方程来描述，离散系统则用差分方程来描述。差分方程 可分为非递归型和递归型两大类：非递归型：输出对输入无反馈，输出值仅仅取决于输入值。y(n)二 f ,x(n- 1),x(n), x(n 1),(2-2)若系统是线性、非移变、因果的，则有0y(n) = aiX(n -i)佝为常数)(2-3)i=0若又有iN时

13、，q =0，贝UNy(n)二為 ajX(n-i) (q为常数)(2-4)i =0递归型：输出对输入有反馈，输出取决于输入和反馈y(n) =, x(n -1), x(n), x(n +1)厂 +g, y(n -1), y(n +1), (2-5)若系统是线性、非移变、因果的，则有MNy(n)二為 ajX(n -i) dy(n-i) 佝、b为常数)(2-6)i=1FIR系统，他的脉冲响应是有限的周期。在FIR系统中，所有的bi项等于零。 因此，FIR系统的输出可由下列方程式表示：My(n) = aiX(n-i)佝为常数)(2-7)实际上，系数ai系统的单位冲击函数h(n)。2.3系统的传递函数对F

14、IR数字滤波器的差分方程的一般形式My(n)二 h(n)x(n -i)(2-8)i=0FIR数字滤波器的传递函数：N AH(Z)八 h(n)z(2-9)n =0令z =e，则传递函数还可表示为：N 4H(ejw)八 h(n)ewn(2-10)n =0H(ejw) =Hg (w)ej ：(w)(2-11)式中，Hg(W)称为幅度特性，G(W)称为相位特性。这里的Hg(W)不同于H(ejw) , Hg(w)为w的实函数，可能取负值，而 H(ejw)总为正值。第3章数字滤波器的基本结构运算单元3.1滤波器的基本结构运算单元xi( n)+ X2( n)K基本结构运算单元:-加法器：y (n )=x1(

15、 n)+x2( n)，乘法器：y (n )=a x (n)，aax(n)-o延迟单元：y (n)=x(n-1),x( n)z-1x( n-1)Q3.2线性相位FIR数字滤波器的特点3.2.1线性相位的条件线性相位FIR滤波器是指其相位函数G(w)满足线性方程3(w)=-Bw( B 是常数)(3-1)如果叮(w)满足下式：J(w) - % - -w入是起始相位(3-2)严格地说，此时G(w)不具线性相位，但以上两种情况都满足群时延是一个 常数，即:(3-3)d：(w)二dw也称这种情况为统一线性相位。一般称满足(3-1)式是第一类线性相位，满足(3-2)式的为第二类线性相位。3.2.2滤波器的线

16、性相位特性系统的时延特性：描述滤波器的相位特性argH (e)二 )有两个参数：1)滤波器的相位延时:：，() p(厂2)滤波器的群延时：.gCSL (3-5)dw如果滤波器的相位延时和群延时是不随co变化的常量，则该滤波系统称为恒延时系统线性相位的充要条件为：hk= _hN-k设FIR滤波器的冲击响应为一对称序列:(3-6)hn =hN 一 n , N为奇数，对称中心点是-N1二。则有:N JH(z)八 hnnNh n z 2-n z=zN JNr*、hn z 2N4N)2N J_(N Jn)hN -1 - n z 2 hN2J (3-7)= hn (z2 z 2)(3-8)对频率响应特性:

17、H(ej ) =e PN A “12 hn(en=0N -J ”.N2 AT八二 e hnn =0N -1(3-9)“N-1、 ir N -1 ,cos(n).h2 2N 1.|H(eJ )b| AC )| arg(H(eJ )=(3-10)即线性相位特性。系统相延时和群延时等于 T ,为一常量。可以证明，在其他几种对称情况下(冲击响应h(n)为偶、奇对称，无论 N 为偶数或奇数)，FIR滤波器相位特性也都满足线性相位特性。N为偶数，h(n)偶对称N为偶数，h(n)奇对称丸)二一 2N为奇数，h(n)偶对称v(，) = -. N为奇数，h(n)奇对称JT31 ( ) = - - 2h(n)偶对

18、称相延时和群延时都为常量h(n)奇对称群延时为常量所以，只要使FIR滤波器的冲击响应h(n)为对称序列，就可以取得线性相N _1位特性。群延时为gC) = _. = -。(3-11)3.2.3线性相位特性FIR滤波器的零、极点分布特性FIR数字滤波器的系统函数只在 Z=0处有N-1阶极点。在Z平面有N-1个 零点，如系统具有线性相位特性，则系统零点有一些规律。FIR数字滤波器的线性相位特性，贝U系统冲击响应序列满足：h(n) = h(N 一1 一n)。(3-12)N JN 二H(z) h(n)zh(N-1-n)z，设 m 二 N-1 - n(3-13)n =0n =0N JN JH (z)h(

19、m)zNJ1jm)二 z N h(m)zm = z4N J) H (zJ)(3-14)m -0n 0若Z=Zi是系统的一个零点，则也是系统的一个零点。因为冲积响应序列h(n)为实数序列，方程H(z)=0的根为共轭对称，所以Z二z* 也是系统零点。具有线性相位特性的FIR数字滤波器的系统函数零点具有对称和 共轭对称特性(互为倒数的共轭对)。FIR系统的零点分布：一般情况下零点乙对称和共轭对称特性有相应的4个零点。 当零点在单位圆上，有两个对称点在单位圆上 当零点在实轴上，有两个对称点在实轴上。 当零点乙=1，对称点是它自己。单个零点。图3-1 FIR系统的零点分布四种不同类型的线性相位系统在zk

20、=J的零点：(1) I型FIR滤波器(N为偶):在Zk =1和Zk = -1无零点或者有偶数个零点。II 型FIR滤波器（N为奇）：在Zk = -1有奇数个零点，在Zk =1无零点或者有偶数个零点（3） III 型FIR滤波器（N为偶）:在Zk =1和Zk = -1有奇数个零点。IV 型FIR滤波器（N为奇）：在Zk =1有奇数个零点，在Zk =-1无零点或者有偶数个零点。3.2.4 FIR数字滤波器的基本结构 FIR数字滤波器的直接型结构3N阶FIR数字滤波器的系统函数为：H(z)八 hkz八bz (3-15)k z0i z0其直接型结构如图3-2,具有N+1个乘法器，N个延迟器，N个加法器

21、：x(n)-1ZbN1 r图3-2 N阶FIR滤波器的直接型结构线性相位FIR结构3利用hk的对称特性：hk = hN-k当N为奇数是，系统函数化为:H(z) - 2c其傅立叶级数展开式：H d(ej )二 hd (n) e-1 n(4-2)其中(4-3)hd( n)=丄 r Hd(e 宙血=丄 广Ke鞘 2兀t2兀知=K sin(c(n - )兀(n i)理想滤波器系统是一个具有无限冲击响应的非因果系统 理想滤波器冲击序列的加窗处理为了获得FIR形式的滤波函数，需要把理想滤波器冲击响应序列hd(n)进行截断，以得到有限长度的因果序列h(n)。可以证明函数的傅立叶级数展开是一种最佳逼近。即在相

22、同的阶数N中，N _1展开式Hd(e)八，hd( n)en是理想滤波器特性Hd(ej )的误差最小的多项n =0式。并且，随着N的增大，逼近误差逐步减少。实际滤波器是稳定因果系统，所以得到：NOQHd(ej)=W hd (门归加 + 送 hd (n)e如=H (e心)+ E(N) (4-4)n =0n 二N误差E(N) = h(n)en随N的增加，单调减少。n少直接截断为:hd( n) h(n) = *02N 1|n|2假设N为奇数(4-5)截断后的h(n)作为FIR滤波器的冲击响应(也是差分方程系数),与理想滤波器的差别主要有：存在误差、非因果特性、如何保证线性相位特性(恒时延特性)4.1.

23、2几种常用的窗函数在滤波器的设计用到的窗函数主要有：矩形窗、哈明(Hamming窗(改进的 升余弦窗)、布拉克曼(Blackman)窗和凯塞(Kaiser)窗。本设计选用的是 Kaiser 窗,这里对Kaiser窗作个简要介绍，其它窗就不作介绍 。Kaiser窗的函数为:w(n)二ic im)20 乞 n N-1，其余 w(n)=0。(4-6)=ct(4-7)可以控制窗的形状。一般:-加大，主辨加宽，旁辨幅度减小，典型取值为4 v : v 9。l(x)为零阶第一类贝塞尔函数，可用下面级数计算:Q0l(x)k=Qk2k!丿(4-8)当N=64: =7.0时，Kaiser窗的幅度特性如下:odj

24、- pm A6/f/J10.8Time domaink-lonr.- ec res40.240200-20-40-60-80-100-12030Samplesh 1 A fl A A I / .i iYwMP1 【I1J f, f1 1 1 f Freque ncy doma in0.8Normalized Frequency( rad/sample)0.4图4-1 Kaiser窗和其幅度特性4.1.3 FIR滤波器的窗函数设计法设计步骤(1) 给出要求数字滤波器逼近的理想频率响应特性Hd (e)为了满足线性相位要求，一般可选定Hd(e)为实偶函数。所设计的数字滤波器可以是任何类型的滤波器(包

25、括复杂特性滤波器)。Hd(e)一般是一可 积表达式，(或可分段积分的多个表达式)。甚至可以是特性曲线的多个样本点：Hd(e)=Hd( k)，k =0,_2,_(M 1)。(4-9)M(2) 选定滤波器的截断窗函数根据给定的幅度频率特性的阻带衰耗设计指标选取截断窗函数。一般是给定 H(ejQ)| 兰 AsdB 0对于有特殊滤波特性要求的情况，可以选择那些比较复杂的窗函数。如凯 塞窗可以通过参数B来改变特性。选定滤波器的阶数N：阶数N主要考虑幅度频率特性的过渡带宽或系统的时间延迟。过渡带宽八-s二K；N ( K值与选定的窗函数有关，见窗函数特性表)。即 ：K N =。时间延迟.=NT o(4) 计

26、算理想滤波器的冲击响应序列1j . 、j n1j hhd(n)Hd(ej)ejdHd(ej)cos(nJd，(4-10)2兀 一兀n 10因为序列是偶对称的，所以数据只需要计算一半。另外一半对称扩 展得到。0九(N为奇数)0 N -1 ( N为偶数)2 2对于M个样本点积分计算为:2兀兀hd(n)H d ( k) cos( kn) (4-12)M k=0MM(5) 为了得到FIR滤波器具有因果特性，将序列进行时间平移N -1N为奇数：h1(n)=hd(n-K)0 N -1 其中：K 二 一1N为偶数:hd( nK)0znKhd( n K -1) K 1 乞 n 乞 N -1其中：一牛1 (4-

27、13)詈1可见当N为偶数时，h1(Kh1(- -1 hd(0)而h,(K 1)站二hd(O)(4-13)2(6) 窗函数修正根据选定的窗函数 w(n),计算:h(n) =h(n) w(n)，n =0,1,2,(N -1)窗函数:w(n) =w(n)0O mn OotionsH Seals Passb.(View JFrecjuencyMagiMude The attenuation at cutoff frequencies is fixed at 6 dB (half the passband gain)图4-3陷波器的各参数设置设置完以后点击窗口下方的 Design Filter ，在窗口

28、上方就会看到所设计滤波器的幅频响应，如图4-4。将设计好的滤波器保存为 Notch50.fda。Magn itude (dB) and Phase Resp on ses20J、-4.)DDQr6du.knaaM-1000-2400-3600102030405060Frequency (Hz)708090-76-4800-12008-225-6000lseeTgeare sanp图4-4陷波器的幅频响应由滤波器的幅频响应图可知，3dB陷波带宽 W=56.18 - 43.81 = 12.37Hz ，50Hz的陷波点衰减为90.33dB。完全满足设计和实际应用的要求，也容易在MCU上实现。通过菜单

29、选项Analysis还可以看到滤波器的相频响应、组延迟、脉冲响应、 阶跃响应、零极 点配置等。滤波器的相位响应如图4-5。Phase ResponseXJSeelQsflr essB图4-5滤波器的相位响应由图可知，滤波器的为第一类线性相位滤波器。相位函数为:-w(N -12(沁)2在滤波器的理论分析中就指出：具有线性相位特性的 FIR数字滤波器的系统 函数零点具有对称和共轭对称特性。通过菜单选项Analysis看滤波器的零极点分 布，与理论分析相同。如其零极点分布图 4-6。0b 4f o /f,o、(Q/ F? O o64l. - lQo 1 OQjTyL O o7o coo7TJo:!o

30、-to0oo d)QPole/Zero Plot5 0 5 o o-图4-6滤波器零极点分布再看系统的单位冲击响应，如图4-7。由图有：h(n)=h(N-1-n)。因为滤波器的阶数为64阶，所以N=65,为奇数。所以滤波器的单位冲击响应为偶对称的Impulse Resp onse0.90.2CRDFP mA00.050.10.150.20.250.3Time (seconds)0.10-0.1图4-7滤波器的单位冲击响应4.2.3冲击响应h(n)的输出选择targets项中的gnerate C header file, 选择以16位定点数方式输出, 并保存为hn.h oconst int BL

31、 = 65;const in t16_T B65=30,0,-60,0,94,0,-123,0,131,0,-96,0,0,0,176,0,-441,0,795,0, -1222,0,1695,0,-2173,0,2613,0, -2967,0, 3197,0, 29491,0, 3197,0,2967,0,2613,0, -2173,0,1695,0,-1222,0,795,0, -441,0,176,0,0,0,-96,0,131,0,-123,0,94,0,-60,0,30;上面的输出的滤波器系数，有 Bn=B TBBL-1-n,即hn=hN-1-n第5章FIR滤波器在单片机上的实现AT

32、89S52是一种低功耗、高性能CMOS位微控制器，具有8K在系统可编程 Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编，亦适于常规 编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8位CPI和在系统可编程Flash。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM 32条I/O 口线， 看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断 结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外， AT89S52可降至0Hz静态 逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，C

33、PU亭止工作，允许RAM 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。5.1 A/D、D/A转换器简介系统的A/D、D/A转换器为TI公司的TLC2543 TLC5618它们是12位串行 转换器件，能节省单片机的I/O 口，并且具有较高的转换速率，满足设计要求。5.1.1 A/D 转换器TLC2543简介TLC2543是 TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完 成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省 51系列单片机I/O资源；且 价格适中，分辨率较高，因此在仪器仪表中有较为广泛

34、的应用9。 TLC2543的特点:(1) 12位分辩率A/D转换器；(6)线性误差土 1LSBmax ；(2)在工作温度范围内 10卩s转换时间；(7)有转换结束输出 EOC ；(3) 11个模拟输入通道；(8)具有单、双极性输出；(4) 3路内置自测试方式；(9)可编程的 MSB或LSB前导；(5)采样率为66kbps；(10)可编程输出数据长度。 TLC2543的引脚排列及说明:TLC2543有两种封装形式：DB DW或 N封装以及FN封装，这两种封装的引 脚排列如图5-1。AINUAIN1AIN2AIN3AIN4AIN5AIN6AIN7AIN820I vcc219| ECO3ie卩 0

35、CLOCK417DATA INPUTAi_r16DATA OUT615CS714REF +813RFF-912AIM01011| AIN9AIN3AIN4AIN5AIN6AIN71 3 245720 19 r181716E15149 10 11 12 13 Lnmi n nQLNIVBN ON0 ffiN_I/O CLOCKDATA INPUTDATA OUTCSREF +图5-1 TLC引脚说明TLC2543的引脚功能，如表5-1表5-1 TLC2543的引脚功能引脚号名称I/O说明191112AIN0 AIN10I模拟量输入端。11路输入信号由内部多路器选通。对于4.1MHz的I/OCLO

36、CK,驱动源阻抗必须小于或等于50Q，而且用60pF电容来限制模拟输入电压的斜率15CSI在 端由咼变低时，内部计数器复位。由低变咼时，在 设定时间内禁止 DATAINPUT和I/O、CLOCK17DATAINPUTI串行数据输入端。由4位的串行地址输入来选择模拟量 输入通道16DATA OUTOA/D转换结果的二态串行输出端。CS为咼时处于咼阻抗状态cs为低时处于激活状态19EOCO转换结束端。在最后的 I/OCLOCK下降沿之后，EOC从 高电平变为低电平并保持到转换完成和数据准备传输 为止10GND地。GND是内部电路的地回路端。除另有说明外，所有 电压测量都相对GND而言18I/O C

37、LOCKI输入/输出时钟端。I/OCLOCK接收串行输入信号并完成 以下四个功能：(1) 在I/O CLOCK的前8个上升沿，8位输入数据存 入输入数据寄存器。(2) 在I/OCLOCK的第4个下降沿，被选通的模拟输入 电压开始向电容器充电，直到 I/OCLOCK的最后一个下 降沿为止。(3) 将前一次转换数据的其余 11位输出到DATA OUT 端，在I/OCLOCK的下降沿时数据开始变化。(4) I/OCLOCK的最后一个下降沿，将转换的控制信号 传送到内部状态控制位14REF+I正基准电压端。基准电压的正端(通常为 Vcc)被加到 REF+最大的输入电压范围由加于本端与 REF-端的电

38、压差决定13REF-I负基准电压端。基准电压的低端（通常为地）被加到REF-20Vcc电源 TLC2543 接口时序:可以用四种传输方法使TLC2543得到全12位分辩率，每次转换和数据传递 可以使用12或16个时钟周期。一个片选（CS ）脉冲要插到每次转换的开始处, 或是在转换时序的开始处变化一次后保持 CS为低，直到时序结束。图5-2显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期和在每次传递周期之 间插入CS的时序。其它方式的时序这里不再说明。CSM Access Cycte BCycle BHi-Z StateXInitializeInitializeDATA OUTI/O CLOCKA/0

39、Convfiin IntervalSpirit liii New Multiplexer Address, SimulUnmjsl Shift Out Previcrtis ConversicnMSB cxjnv)卜Nott A|牒 3oooooooooooooooc_B7B6B4B3 B2BOEOCI MSBLSB图5-2时钟传送时序图（使用 CS，MSB在前） TLC2543通道的选择:TLC2543有11个模拟通道，要选择哪个通道进行模数转换可能通过编程来 控制，通道的选择命令字表5-2。表5-2模拟通道的选择ANLOG INPUT SELECTEDVALUE SHIFTED INTO

40、DATA INPUTBINARYHEXAINO00000x00AIN100010x01AIN910010x09AIN1010100x0a TLC2543输入输出关系：TLC2543的模拟输入量与转换后的数字输出量之间的关系如图5-3poo 一 注S0-莎一口 石0JM112 0.00242 45&4 24576 2.4588V| - Analog Input Voltage 一 V20的204B 2047图5-3 TLC2543输入输出关系 TLC2543的编程要点（控制字的格式）：控制字为从DATA INPUT端串行输入TLC2543S片内部的8位数据,它告诉TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度、输出数据的格式。其中 高4位（D7D4）决定通道号,对于0通道至10通道,该4位分别为0000、 0001、1010 ,该4位为其它数字时的功能,用于检测校正,本文不作具体介绍。 低4位决定输出数据长度及格式,其中D3 D2决定输出数据长度,TLC2543的输 出数据长度有8位、12位、16位