12位A/D轉(zhuǎn)換器ADS7832及其應(yīng)用

ADS7832芯片具有以下一些特點(diǎn)：

引腳與ADC7802和ADS7803兼容；單向參考電壓：+5V或+3.3V，電壓分辨率為4.88mV；低功耗：ADS7832采用CMOS工藝制造，轉(zhuǎn)換期間耗電7.5mW，節(jié)電模式下僅為50mW；高轉(zhuǎn)換速度： 8.5ms，能采樣50KHz的信號(hào)；具有四通道多路開關(guān)；自動(dòng)校正，不需加偏置或增益調(diào)整；芯片內(nèi)部含有采樣保持、電壓基準(zhǔn)和時(shí)鐘等電路，可簡化用戶的電路設(shè)計(jì)和硬件開鎖，并可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。ADS7832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

ADS7832BP為雙列直插式（DIP）28腳封裝，其引腳排列和接線如圖2所示，它輸出標(biāo)準(zhǔn)的, 信號(hào)，因此非常適合于微處理器系統(tǒng)，當(dāng)引腳上的電平由高變低時(shí)，啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，因此，當(dāng)它與單片機(jī)的引腳相連時(shí)，執(zhí)行一條MOVX @DPTR，A就啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；當(dāng)ADS7832的引腳上的電平為低電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果送到數(shù)據(jù)輸出口上，可隨時(shí)取走。ADS7832是12位A/D轉(zhuǎn)換器，但它只有8條數(shù)據(jù)輸出線，即D0—D7，在A/D轉(zhuǎn)換完畢，HBE引腳為低電平時(shí)，D0—D7輸出數(shù)字量低八位，而當(dāng)HBE引腳為高電平時(shí)，D0—D3輸出數(shù)字量高四位，這種設(shè)計(jì)可減少管腳數(shù)，同時(shí)與常用單片機(jī)的8位數(shù)據(jù)線相對(duì)應(yīng)，簡化了軟硬件設(shè)計(jì)。

ADS7832采用單5V電源供電，內(nèi)部有一個(gè)8位特殊功能寄存器，指示ADS7832的工作狀態(tài)，如是否忙、是否掉電等，當(dāng)SFR引腳為高電平(同時(shí)HBE引腳也為高電平)時(shí)D0-D7引腳輸出這些狀態(tài)信息，這使應(yīng)用ADS7832非常方便。

圖2是ADS7832的基本接線圖，+5V通過100KΩ的電阻接CLK引腳，通過內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生頻率為0.5MHz的時(shí)鐘信號(hào)。A0、A1是通道選擇地址線，當(dāng)只使用一個(gè)模擬信號(hào)輸入端口AIN0時(shí)，A0、A1接低電平。給芯片提供電源和參考電壓的電源的紋波要小，否則影響A/D轉(zhuǎn)換的精度，在電源端和參考電壓輸入端接濾波電容，減小電源的干擾。

輸入模擬電壓的絕對(duì)值不能超過參考電壓0.3V，在ADS7832內(nèi)部已把輸入模擬電壓箝位在模擬電源VA上，模擬輸入電流必須限制在20mA以下，在信號(hào)輸入端口串聯(lián)一個(gè)1kΩ的電阻即可在輸入20V電壓時(shí)不會(huì)損壞芯片。

利用差分放大器INA105可以把一個(gè)雙極性信號(hào)(-5V～+5V）轉(zhuǎn)換為一個(gè)單極性信號(hào)，送入ADS7832的模擬輸入端，如圖3，從而擴(kuò)大了ADS7832的轉(zhuǎn)換信號(hào)范圍。

我們研制的動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的主要功能是測(cè)量行駛的動(dòng)態(tài)車輛輪胎受力，并計(jì)算相應(yīng)靜態(tài)車輛重量，它主要由稱重傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、微處理器系統(tǒng)及LCD、打印機(jī)等構(gòu)成，用來測(cè)量在特定地點(diǎn)、特定時(shí)間行駛車輛的輪胎受力，計(jì)算車輛的軸重，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、不停車計(jì)量。與靜態(tài)稱重系統(tǒng)相比較，動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)可獲得較高的檢測(cè)效率，并可節(jié)約大量的人工費(fèi)用。

信號(hào)放大與偏置電路如圖4所示，由于壓力傳感器出來的電信號(hào)為負(fù)值，首先將此信號(hào)通過反相器變?yōu)檎担俳?jīng)信號(hào)放大與偏置電路送入A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端，通過調(diào)整可變電阻器的阻值改變信號(hào)的零點(diǎn)和線性度，在模擬輸入端加兩個(gè)二極管分別接到+5V和-5V，使送入A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)的絕對(duì)值不大于5.3V，保護(hù)A/D轉(zhuǎn)換器不受損壞。

我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是，當(dāng)車輛以低于15km/h的速度通過時(shí)，誤差小于靜態(tài)時(shí)稱重值的±2%(軸載荷和總重)，ADS7832是12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率較高，能滿足精度要求。由于采集的重量值波形抖動(dòng)較大，需要足夠多的采樣值進(jìn)行處理才能得到比較精確的結(jié)果，而當(dāng)汽車以10km/h的速度通過稱重板時(shí)，一只輪胎通過稱重板的時(shí)間為0.1s，時(shí)間很短，這就需要快速的采樣速度和A/D轉(zhuǎn)換速度，ADS7832進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換僅8.5ms，能滿足要求。

ADS7832輸出標(biāo)準(zhǔn)的RD，WR，CS信號(hào)，它轉(zhuǎn)換出的數(shù)字量是12位，但它只有8條數(shù)據(jù)輸出線，因此非常適合于與微處理器系統(tǒng)的接口。ADS7832是12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率較高，同時(shí)它有很高轉(zhuǎn)換速度，能滿足動(dòng)態(tài)稱重的要求。■