AD7705芯片在電子稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用于設(shè)計(jì)研究

1、 引言

國家三級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)要求：稱重?cái)?shù)據(jù)與重物的絕對(duì)精度小于1/1000－1/5000，因此，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)據(jù)的有效位應(yīng)在13位以上。AD公司推出的由緩沖器和增益可編程放大器（PGA）、Σ－Δ調(diào)節(jié)器、可編程數(shù)字濾波器等組成的16位AD7705/06能直接將傳感器檢測到的微小信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其具有高分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、自校準(zhǔn)、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點(diǎn)，適合于稱重系統(tǒng)中下微機(jī)信號(hào)處理的需要。設(shè)計(jì)中，我們確定AD7705的相應(yīng)參數(shù)取：

輸出數(shù)據(jù)更新速率：50Hz;系統(tǒng)增益：64;有效分辨率：15位。

2 、硬件設(shè)計(jì)

要滿足前面確定的AD7705參數(shù)，設(shè)計(jì)中AD7705的主時(shí)鐘?。篺CLK =2.4576MHz。

AD7705的串行數(shù)據(jù)接口包括5個(gè)：片選輸入口 ，串行施密特邏輯輸入時(shí)鐘SCLK，數(shù)據(jù)輸入口DIN，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出口DOUT，指示數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)信號(hào)輸出口 。其中當(dāng) 為低電平時(shí)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可讀取;否則不可讀取。

設(shè)計(jì)中 可由AT89C51選中實(shí)現(xiàn)，也可接地;本設(shè)計(jì)中將 接地。

SCLK有兩種基本的接線方式：①SCLK接AT89C51的P2口中未用的管腳（比如接P2.2），數(shù)據(jù)輸入、輸出端DIN、DOUT一同接P2口中未用的另一管腳（比如：P2.3）。在該種連接方式下，只能用手工編程模擬AD7705的通信時(shí)序以實(shí)現(xiàn)對(duì)AD7705的操作。②SCLK接AT89C51的同步脈沖輸出端TXD，AD7705的數(shù)據(jù)輸入、輸出端DIN、DOUT一同接AT89C51的串行數(shù)據(jù)輸入、輸出端RXD。在該種連接方式下，對(duì)AD7705的數(shù)據(jù)的讀取可按51系列單片機(jī)串行口的工作方式0完成，也可按①中的讀寫方式完成。本設(shè)計(jì)中按②中介紹的方式接線?？山悠胀≒1、P2口中未用的管腳，通過程序查詢?cè)摴苣_是否為低電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)AD7705中寄存器數(shù)據(jù)的讀取。也可接AT89C51的外部中斷1或中斷0管腳，通過中斷方式或中斷查詢方式實(shí)現(xiàn)對(duì)AD7705中寄存器數(shù)據(jù)的讀取。本設(shè)計(jì)中接外部中斷1管腳。

圖1 稱重傳感器信號(hào)處理電路圖

AD7705在稱重系統(tǒng)中的連接方式

見圖1。當(dāng)在此傳感器上施加滿標(biāo)度重量5噸重物時(shí)，傳感器在5V工作電壓下取得30 mV的滿標(biāo)度輸出電壓。5V工作電壓經(jīng)分壓后為AD7705提供基準(zhǔn)電壓，因此工作電壓的變化不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。分壓電阻為24kΩ和15kΩ，產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為1.92V。當(dāng)器件的可編程增益為64時(shí)，對(duì)應(yīng)的滿標(biāo)度輸入電壓即為 30 mV。

3 、軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)需主要考慮以下四個(gè)方面：

①AT89C51的初始化：硬件設(shè)計(jì)中如果用到中斷，則需對(duì)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)進(jìn)行初始化;軟件設(shè)計(jì)中如果用到串口，則需對(duì)單片機(jī)的串口進(jìn)行初始化。

②AD7705與51系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)交換順序：在讀寫操作模式下，51系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)要求LSB在前，而AD7705希望MSB在前，所以對(duì)AD7705寄存器進(jìn)行配置之前必須將命令字重新排列方可寫入，同樣要將從AD7705數(shù)據(jù)寄存器中讀取到緩沖器后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排列方可使用。

③對(duì)AD7705寄存器進(jìn)行操作的時(shí)序：AD7705通訊必須嚴(yán)格按圖2、圖3時(shí)序操作。對(duì)AD7705進(jìn)行通信的子程序流程見圖4、圖5。當(dāng)然，還可以考慮用串行口通信方式0的工作方式來實(shí)現(xiàn)。

④AD7705的初始化和配置：AD7705的配置與設(shè)計(jì)的硬件緊密相關(guān)，只有在正確配置的情況下硬件才能正常工作。同時(shí)，對(duì)AD7705內(nèi)每一個(gè)寄存器的配置都必須從寫通信寄存器開始，通過寫通信寄存器完成通道的選擇和設(shè)置下一次操作的寄存器的選擇。

圖6所示為此稱重傳感器數(shù)據(jù)采集主流程圖。其程序清單見附錄。

圖2 讀周期時(shí)序圖

圖3 寫周期時(shí)序圖

4 、結(jié)束語

AD7705以其本身的低價(jià)格、高精度、可編程增益、自校準(zhǔn)、小信號(hào)的轉(zhuǎn)換不需附加另外的器件而使得其在數(shù)據(jù)檢測領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。其在電子秤中的應(yīng)用也是顯而易見的。我們應(yīng)用AD7705設(shè)計(jì)的電子信號(hào)處理線路，其性能指標(biāo)達(dá)到預(yù)期的效果。

附錄：程序清單

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0013H

AJMP ADINT

ORG 0030H

MAIN：

;對(duì)AT89C51初始化

MOV IP，#04H;定義INT1為優(yōu)先級(jí)

MOV TCON，#00H ;INT1采用低電平

圖4 寫周期時(shí)序流程圖

圖5讀周期時(shí)序流程圖

;觸發(fā)

MOV IE，#84H;允許外部中斷1

;對(duì)AD7705進(jìn)行初始化

MOV SCON，#00000000B;禁用SCON

MOV A，#20H

ACALL WRITE

MOV SCON，#00000000B

MOV A，#05H

ACALL WRITE

MOV SCON，#00000000B

MOV A，#010H

ACALL WRITE

MOV SCON，#00000000B

MOV A，#70H

ACALL WRITE

MOV SCON，#00000000B

A2： JNB 00H，A2 ;等待INT1中斷

MOV A，#38H

ACALL WRITE

RDATA

DPROCESS

AJMP A2

圖6 主程序流程圖

WRITE：

NOP

MOV R0，#08H

ACALL NU1

RET

NU1： RLC A

JNC NU2

CLR 0B1H

SETB 0B0H

SETB 0B1H

SJMP NU3

NU2： CLR 0B1H

CLR 0B0H

SETB 0B1H

NU3： DEC R0

DJNZ R0，NU1

RET

RDATA：

MOV R2，#02H

MOV R3，#08H

MOV R4，#20H

CLR C

MOV A，#00H

RD1： CLR 0B1H

MOV C，0B0H

SETB 0B1H

RLC A

DJNZ R3，RD1

MOV R4，A

INC R4

DJNZ R2，RD1

RET

DPROCESS：

……

RET

ADINT：

SETB 00H

RETI

END

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