AD7705在電子秤中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：精度、時(shí)序、中斷、AD轉(zhuǎn)換、有效分辨率、濾波

Abstract：Incorporating with the application of AD7705 in the electronic balances，this article introduces the hardware and software design of the AD7705 applied in the 51 series SCM system. Four aspects of software design are highlighted. The main and the communication flowcharts and programs are given .
Keywords：precision、Timing、Interrupt、AD conversion、Peak-to-peak resolution、filter

1 引言
國(guó)家三級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)要求：稱(chēng)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(cè)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(chēng)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(mǎn)足前面確定的AD7705參數(shù)，設(shè)計(jì)中AD7705的主時(shí)鐘取：fCLK =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?。环駝t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(xiě)方式完成。本設(shè)計(jì)中按②中介紹的方式接線。可接普通P1、P2口中未用的管腳，通過(guò)程序查詢(xún)?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(guò)中斷方式或中斷查詢(xún)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(chēng)重傳感器信號(hào)處理電路圖
AD7705在稱(chēng)重系統(tǒng)中的連接方式

見(jiàn)圖1。當(dāng)在此傳感器上施加滿(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(xiě)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(xiě)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(jiàn)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(lái)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(xiě)通信寄存器開(kāi)始，通過(guò)寫(xiě)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(chēng)重傳感器數(shù)據(jù)采集主流程圖。其程序清單見(jiàn)附錄。

圖2 讀周期時(shí)序圖

圖3 寫(xiě)周期時(shí)序圖
4 結(jié)束語(yǔ)
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(cè)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(jiàn)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。
參考文獻(xiàn)
1.Analog Devices.Preliminary technical
Information,AD7705/06
2.胡志高,AD7705/06及其應(yīng)用,電子產(chǎn)品世界,2000.10
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(xiě)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

作者簡(jiǎn)介：屈新芬(1971-),四川鄰水人,碩士,工程師,現(xiàn)從事引信方面的工作。