【正文】 輸出端變高，以指示轉(zhuǎn)換的完成。系統(tǒng)時(shí)鐘由片內(nèi)產(chǎn)生，并由(I/O CLOCK)同步。片內(nèi)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)使器件具有高速(10微秒轉(zhuǎn)換時(shí)間)、高精度(10位分辨率、最大正負(fù)LSB線性誤差)和低噪聲的特點(diǎn)。該芯片中的轉(zhuǎn)換器結(jié)合外部輸入的差分高阻的基準(zhǔn)電壓，具有簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換、刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離的特點(diǎn)。開關(guān)電容的設(shè)計(jì)可以使在整個(gè)溫度范圍內(nèi)有較小的轉(zhuǎn)換誤差。TLC1543工作過程分為兩個(gè)周期:I/O周期和實(shí)際轉(zhuǎn)換周期。 I/O周期一開始，CS為高，I/O CLOCK和ADDRESS被禁止以及DATAOUT為高阻狀態(tài)。當(dāng)串行口使CS變低，開始轉(zhuǎn)換過程，I/O CLOCK和ADDRESS使能，并使DATAOUT端脫離高阻狀態(tài)。在I/O CLOCK的前4個(gè)脈沖上升沿，以MSB前導(dǎo)方式從ADDRESS口輸入4位數(shù)據(jù)流到地址寄存器。這4位為模擬通道地址，控制14通道模擬多路器從11個(gè)模擬輸入和3個(gè)內(nèi)部自測(cè)電壓中(其選擇格式見表)，選通一路送到采樣保持電路，該電路從第4個(gè)I/O CLOCK的下降沿開始對(duì)所選模擬輸入進(jìn)行采樣，采樣一直持續(xù)6個(gè)I/O CLOCK周期，保持到第10個(gè)I/O CLOCK的下降沿。另外。 輸入寄存器格式功能選擇送入地址寄存器的值二進(jìn)制十六進(jìn)制模擬輸入通道A000000A100011A200102A300113A401004A501015A601106A701117A810008A910019A101010A測(cè)試電壓1011B1100C1101D同時(shí)串口也從DATAOUT端接收前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。它以MSD前導(dǎo)方式從DATAOUT輸出，但MSB出現(xiàn)在DATAOUT端的時(shí)刻取決于串行接口時(shí)序。TLC1543可以用6種基本串行接口時(shí)序方式，這些方式取決于I/O CLOCK的速度與CS的工作。所用串行時(shí)鐘脈沖的數(shù)目也取決于工作的方式，從10個(gè)到16個(gè)不等，但要開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，至少需要10個(gè)時(shí)鐘脈沖。在第10個(gè)時(shí)鐘的下降沿EOC輸出變低，而當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時(shí)回到邏輯高電平。需要說明的是:如果I/O CLOCK的傳送多于10個(gè)時(shí)鐘，在第10個(gè)時(shí)鐘的下降沿內(nèi)部邏輯也將DATAOUT變低以保證剩下的各位值是零。 工作方式方式CS時(shí)鐘數(shù)DATAOUT端的MSB快速方式方式1轉(zhuǎn)換周期時(shí)為高10CS下降沿方式2連續(xù)低10EOC上升沿方式3轉(zhuǎn)換周期時(shí)為高1116CS下降沿方式4連續(xù)低16EOC上升沿慢速方式方式5轉(zhuǎn)換周期時(shí)為高1116CS下降沿方式6連續(xù)低16第16個(gè)時(shí)鐘下降沿 轉(zhuǎn)換周期見前所述，轉(zhuǎn)換開始于第4個(gè)I/O CLOCK的下降沿之后，片內(nèi)轉(zhuǎn)換器對(duì)采樣值進(jìn)行逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換，其工作由I/O CLOCK同步了的內(nèi)部時(shí)鐘控制。轉(zhuǎn)換結(jié)果鎖存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個(gè)I/O CLOCK周期輸出。TLC1543的工作由CS使能或禁止。工作時(shí)CS必須為低，CS被置高時(shí)，I/O CLOCK和ADDRESS被禁止以及DATAOUT為高阻狀態(tài)。由于該器件有6種基本的串行接口時(shí)序方式，鑒于本文篇幅所限，僅介紹工作方式1的工作時(shí)序(本器件應(yīng)用部分的編程也是參照此時(shí)序)，這種方式是一種具有10時(shí)鐘和CS在轉(zhuǎn)換周期的無效(高)的快速轉(zhuǎn)換方式，其他方式參閱TI公司的數(shù)據(jù)手冊(cè)。其具體的工作時(shí)序圖如圖所示。CS下降沿使DATAOUT引腳脫離高阻抗?fàn)顟B(tài)并啟動(dòng)一次I/O CLOCK的工作過程。上一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB出現(xiàn)在CS的下降沿，以MSB前導(dǎo)方式從DATAOUT口輸出數(shù)據(jù)，在前4個(gè)的I/O CLOCK上升沿將下一次轉(zhuǎn)換模擬通道地址打入ADDRESS端。整個(gè)構(gòu)成需要10個(gè)時(shí)鐘周期?？紤]到單片機(jī)芯片的控制作用。 TLC1543芯片與AT89C55WD單片機(jī)連接 電源管理模塊為了減小體積和重量，低功耗便攜式產(chǎn)品大都采用數(shù)量有限的電池供電。這就存在兩個(gè)重要問題:首先隨著電池放電，其端電壓會(huì)明顯降低。其次是電池具有一定內(nèi)阻，而且隨著放電內(nèi)阻逐漸增大，在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，造成輸出電壓的變化。為了系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地工作，需要一個(gè)穩(wěn)定地電源電壓。本課題中用到了諸多芯片，其中大部分在5V電壓下可正常工作，但也有少數(shù)芯片需要在另外的條件下工作，以達(dá)到更好的效果。前置放大模塊的AD623的腳就需要接5V電壓，而且對(duì)后面的存儲(chǔ)模塊中的芯片而言，5V偏高，并不是理想的供電選擇（，5V電壓會(huì)損傷芯片，不能用），因此需要選用電源管理芯片提供一個(gè)穩(wěn)定的5V的電源電壓，同時(shí)還需要一個(gè)比5V小些的電源電壓。，為了滿足器件正常工作所需的穩(wěn)定電壓的要求，第二級(jí)芯片要能在第一級(jí)的輸出電壓做供電電壓時(shí)工作，并兼顧主流使用趨勢(shì)，這里設(shè)計(jì)了由MAXl67ICL7660、AS1117三片芯片構(gòu)成的電源管理模塊[5]。其中MAX1675是第一級(jí)升壓型DCDC轉(zhuǎn)換芯片，輸出電壓為+5V。ICL7660是變極性DCDC轉(zhuǎn)換芯片，輸出電壓為5V。ASI117也是DCDC轉(zhuǎn)換芯片。MAX1675（產(chǎn)生5V）AS1117ICL76605V 電源管理模塊框圖 MAX1675芯片MAX1675是一種簡(jiǎn)單高效電壓提升型直流電壓轉(zhuǎn)換器。它具有一個(gè)內(nèi)置的同步整流器，不需要外接肖特基二極管，從而可以提高轉(zhuǎn)換效率和簡(jiǎn)化外圍電路，靜態(tài)供應(yīng)電流僅為16微安。，調(diào)節(jié)兩個(gè)外接電阻輸出電壓也可以設(shè)置成其它值。另外，MAX1675還具有如下特點(diǎn):①輸出電流為200mA時(shí)，轉(zhuǎn)換效率為94%。②。③LBI/LBO低電池檢測(cè)。④可選擇電流限制，減小波紋效應(yīng)。⑤8腳和10腳的封裝。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)上的典型電路，本課題需要的+： +5V電壓產(chǎn)生電路 ICL7660芯片ICL7660是美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的變極性DCDC轉(zhuǎn)換器。通過該DCDC轉(zhuǎn)換器可以將正電壓輸入變?yōu)樨?fù)電壓輸出，即與的極性相反。這種轉(zhuǎn)換器利用振蕩器和多路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)電壓極性的轉(zhuǎn)換，因而靜態(tài)電流小、轉(zhuǎn)換效率高、外圍電路簡(jiǎn)單。另外，ICL7660還具有如下特點(diǎn):①工作電壓范圍寬()；②可將CMOS或TTL的+5V電壓轉(zhuǎn)換成5V；③空載時(shí)沒有內(nèi)部壓降，%，但可向負(fù)載提供10mA20mA的電流，其轉(zhuǎn)換效率為95%，小于典型值；④外圍電路簡(jiǎn)單，只需外接兩個(gè)電容即可工作；⑤可采用串聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)倍壓輸出；⑥溫度范圍為65℃ +150℃；⑦，就能承受持續(xù)短路。ICL7660的引腳排列如圖所示，各引腳功能如下:NC(1):空腳；CAP+、CAP(4):分別外接電容的正負(fù)端；GND(3):信號(hào)地； (5):轉(zhuǎn)換電壓輸出端(負(fù)端)；LV(6):芯片內(nèi)置電源低電壓端。當(dāng)V+，此端開路；當(dāng)V+，此端接地，以改善電路的低壓工作性能；OSC(7):振蕩器外接電容或時(shí)鐘輸出端。此端不接電容時(shí)，振蕩頻率為10kHz。若需降低內(nèi)部振蕩頻率，應(yīng)接外部電容C；V+(8):正電源端，；ICL7660是采用CMOS工藝制造的高效、小功率直流電源變換器，可將單電源變換成對(duì)稱的雙電源，并能實(shí)現(xiàn)倍壓或多倍壓輸出。ICL7660內(nèi)部包括一個(gè)直流電源調(diào)節(jié)單元，RC振蕩單元，二分頻器，電壓轉(zhuǎn)換單元，四個(gè)輸出用的功率MOS管，和一個(gè)邏輯控制單元。其中邏輯控制單元的設(shè)計(jì)具有獨(dú)到之處，它隨時(shí)檢測(cè)輸出負(fù)壓的最大值，以保征輸出用的N溝道MOS管不會(huì)出現(xiàn)正向偏置。為了降低轉(zhuǎn)換器的輸出阻抗，提高帶負(fù)載能力，可將多片ICL7660并聯(lián)使用。每個(gè)芯片需要自己的泵電容（連在2腳4腳之間，2接正極4接負(fù)極），但存儲(chǔ)電容3片共用，通過電容的充電放電濾去交流成分，保證輸出為直流，保持輸出的穩(wěn)定。 產(chǎn)生5V電壓的3片ICL7660并聯(lián)電路圖查數(shù)據(jù)手冊(cè)可知并聯(lián)情況下約等于120/3=40 。 AS1117AS1117是ALPHA半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種低功耗、正電壓轉(zhuǎn)換器，其輸出電流可達(dá)800mA。該芯片非常適用于電池供電場(chǎng)合。AS1117具有非常低的靜態(tài)電流和漏電壓，并隨著輸出電流的減小而降低。、3V、。AS1117的引腳排列如圖所示，各引腳功能如下:，將1腳接地，5腳甩空。 存儲(chǔ)及串口通訊模塊本系統(tǒng)為了記錄血氧飽和度參數(shù)值及其它相關(guān)信息，需要增加一個(gè)存儲(chǔ)器，同時(shí)也可用來存放采集的數(shù)據(jù)。在選擇具體的芯片時(shí)，主要考慮了一下的系統(tǒng)要求：工作的電壓要求、接口速度、供電電壓要求、容量、時(shí)序要求等因素。在綜合考慮以上要求和市場(chǎng)上主流產(chǎn)品后，決定選用ATMEL公司的AT45DB041芯片。該芯片具有容量大、讀寫速度快、外圍電路少等諸多優(yōu)點(diǎn)，更為重要的是該芯片工作方式為單電源供電，。工作電流僅為4mA，因此在移動(dòng)通信、便攜等場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用[12]。AT45DB041中的數(shù)據(jù)按頁存放，主存共2048頁，每頁264字節(jié)，所以總?cè)萘繛?28K字節(jié)(約4M比特)。存放在主存中的數(shù)據(jù)掉電不丟失。除了主存以外，AT45DB041還有兩個(gè)容量為264字節(jié)的數(shù)據(jù)緩存，緩存可以用作主存與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)的緩沖區(qū)域，也可以暫存一些臨時(shí)數(shù)據(jù)。緩存讀寫方便迅速，但掉電數(shù)據(jù)會(huì)丟失。AT45DB041數(shù)據(jù)讀寫采用串行方式，讀寫速度快，從頁到緩存的傳輸時(shí)間為80微秒左右，并且兼容CMOS和TTL輸入和輸出。AT45DB041通過片選管腳使能，通過串行輸出(SO)和串行輸入(SI)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀和寫。由串行時(shí)鐘(SCK)對(duì)讀寫進(jìn)行控制。設(shè)備運(yùn)行受微處理器的指令控制，一條有效的指令起始于管腳的下降沿，并跟隨相應(yīng)的8位操作碼和指定的緩存或主存地址碼。當(dāng)管腳為低時(shí)，輪換時(shí)鐘管腳(SCK)控制操作碼和指定的緩存或主存地址碼通過SI口的載人。所有的指令、地址和數(shù)據(jù)都從高字節(jié)開始傳送。讀緩存:通過不同的操作碼可選擇讀取兩個(gè)緩存中的其中一個(gè)(操作碼54H用作讀緩存1，而操作碼56H用作讀緩存2)。為了實(shí)現(xiàn)讀緩存的操作，在8位操作碼后必須跟有15位任意碼，9位地址碼和8位任意碼。其中9位地址碼(BFA8BFA0)被用作指定要讀取的首字節(jié)。在輪換時(shí)鐘SCK的控制下，從SI載入操作碼、地址碼、任意碼。當(dāng)載入結(jié)束后，在SCK輪換時(shí)鐘的控制下，緩存中的數(shù)據(jù)就可以從S0讀出。當(dāng)讀到緩存的末尾時(shí)，設(shè)備將繼續(xù)從緩存的開端重讀。在這整個(gè)過程中必須保持低電平。讀緩存結(jié)束后，上一個(gè)從低到高的電平跳變將終止讀操作。主存頁到緩存的傳送:一頁數(shù)據(jù)可以從主存?zhèn)髦辆彺?或2。8位操作碼(53H用于緩存1，55H用于緩存2)后跟有4位保留位，11位用于指定目的頁的地址位(PA10PA0)，和9位任意碼，在輪換時(shí)鐘SCK的控制下從SI載入。在這一過程中管腳必須保持低電位。當(dāng)載入結(jié)束后，在上檢測(cè)到一個(gè)由低到高的電平跳變后，主存頁中的數(shù)據(jù)開始傳送至緩存。在數(shù)據(jù)傳送的過程中，狀態(tài)寄存器將指示狀態(tài)忙。寫緩存:在SCK的控制下，8位的操作碼(84H用于緩存1，87H用于緩存2)后面跟著15位任意碼和9位地址碼(BFA8BFA0)由SI載入，其中9位地址碼指定了緩存中被寫的首字節(jié)，數(shù)據(jù)緊隨著地址碼輸寫入。上一個(gè)由低到高的跳變，將結(jié)束寫緩存操作。帶有內(nèi)置擦除的緩存至主存頁的傳送:8位的操作碼(83H用于緩存1，86H用于緩存2)后跟有4位保留位，11位指定要寫入的主存頁的地址碼(PA10PA0)，和9位任意碼，在輪換時(shí)鐘SCK的控制下從SI載入。當(dāng)上檢測(cè)到一個(gè)由低到高的跳變時(shí)，器件將首先擦除被選中的主存頁，然后將儲(chǔ)存在緩存中的數(shù)據(jù)寫入該頁。擦除和寫入的過程都是自動(dòng)進(jìn)行的，這一進(jìn)程不超過20ms。在這個(gè)時(shí)間里，狀態(tài)寄存器將指示狀態(tài)忙。狀態(tài)寄存器值讀取:讀狀態(tài)寄存器的值可以用來確定設(shè)備的忙閑狀態(tài)。忙閑狀態(tài)通過寄存器的第7位指示。如果第7位為1，則設(shè)備位于空閑狀態(tài)并可接收下一條指令。如果為0，則設(shè)備忙。在載入8位操作碼57H后，從SO上可以讀出1字節(jié)的狀態(tài)寄存器的值。寫保護(hù)():AT45DB041具有的寫保護(hù)功能僅對(duì)主存的前256頁有效。當(dāng)管腳為低電平時(shí)，F(xiàn)LASH禁上對(duì)主存的前256頁進(jìn)行寫操作(只讀)，但主存的其它頁并不受影響，仍然可以進(jìn)行讀寫。AT45DB041的選擇性寫保護(hù)功能為用戶的使用提供了巨大的便利，用戶可以將非常重要的數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)參數(shù)、密碼和身份信息等存人主存的前256頁，并將置低，使這些數(shù)據(jù)處于寫保護(hù)狀態(tài)，以保證這些數(shù)據(jù)不會(huì)被誤擦除。而與此同時(shí)，用戶仍能對(duì)其它地址進(jìn)行讀寫。如果用戶將管腳懸空或接地，F(xiàn)LASH將不具備寫保護(hù)功能，所有的主存頁都可進(jìn)行讀寫。串行通訊主要用于將微處理器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析處理。傳統(tǒng)的PC機(jī)是通過RS232串口(DB9)、并口(DB25)等來連接不同的周邊設(shè)備，近些年USB接口開始日益普及，USB支持熱插拔可即插即用，并有傳輸速度快等特點(diǎn)，可以使PC與外設(shè)的連接更為快速簡(jiǎn)潔。在進(jìn)行一個(gè)USB設(shè)備開發(fā)之前，首先要根據(jù)具體使用要求選擇合適的USB控制器。目前，市場(chǎng)上供應(yīng)的USB控制器主要有兩種：帶USB接口的單片機(jī)或純粹的USB接口芯片。帶USB接口的單片機(jī)從應(yīng)用上又可以分成兩類，一類是選用設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)USB控制器的底層芯片，比如Cypress公司的CY7C63513(低速)、CY7C64013(全速)，這類芯片是完全按照USB協(xié)議設(shè)計(jì)的，但由于其結(jié)構(gòu)不同于其他常用控制芯片，開發(fā)者需要較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)時(shí)間，不利于快速開始一個(gè)項(xiàng)目。另一類是采用具備USB通信功能的普通單片機(jī)，例如Intel公司的8X931(基于8051)、Cypress公司的EZUSB(基于8051)，選擇這類USB控制器的最大好處在于開發(fā)者對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令集非常熟悉，開發(fā)工具簡(jiǎn)單，是目前常用的一種方案，但對(duì)于簡(jiǎn)單或低成本系統(tǒng)，價(jià)格高將會(huì)是最大的障礙。并且本系統(tǒng)單片機(jī)的串行通信接口不能完成USB通信，因此傾向于選擇一個(gè)純粹的USB接口芯片。純粹的USB接口芯片僅處理