1 引言

國家三級秤標(biāo)準(zhǔn)要求：稱重數(shù)據(jù)與重物的精度小于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進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,其具有高分辨率、寬動態(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,適合于稱重系統(tǒng)中下微機信號處理的需要。設(shè)計中,我們確定AD7705的相應(yīng)參數(shù)?。?/p>

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

要滿足前面確定的AD7705參數(shù),設(shè)計中AD7705的主時鐘取：fCLK =2.4576MHz。

AD7705的串行數(shù)據(jù)接口包括5個：片選輸入口 ,串行施密特邏輯輸入時鐘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)信號輸出口 。其中當(dāng) 為低電平時,轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可讀取;否則不可讀取。

設(shè)計中 可由AT89C51選中實現(xiàn),也可接地;本設(shè)計中將 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的通信時序以實現(xiàn)對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AD7705的數(shù)據(jù)的讀取可按51系列單片機串行口的工作方式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,通過程序查詢該管腳是否為低電平,從而實現(xiàn)對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現(xiàn)對AD7705中寄存器數(shù)據(jù)的讀取。本設(shè)計中接外部中斷1管腳。

圖1 稱重傳感器信號處理電路圖

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,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,對應(yīng)的滿標(biāo)度輸入電壓即為 30 mV。

3 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計需主要考慮以下四個方面：

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

②AD7705與51系列單片機的數(shù)據(jù)交換順序：在讀寫操作模式下,51系列單片機的數(shù)據(jù)要求LSB在前,而AD7705希望MSB在前,所以對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AD7705寄存器進(jìn)行操作的時序：AD7705通訊必須嚴(yán)格按圖2、圖3時序操作。對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的工作方式來實現(xiàn)。

圖2 讀周期時序圖 圖3 寫周期時序圖

圖4 寫周期時序流程圖 圖5讀周期時序流程圖

④AD7705的初始化和配置：AD7705的配置與設(shè)計的硬件緊密相關(guān),只有在正確配置的情況下硬件才能正常工作。同時,對AD7705內(nèi)每一個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6 主程序流程圖

4 結(jié)束語

AD7705以其本身的低價格、高精度、可編程增益、自校準(zhǔn)、小信號的轉(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)計的電子信號處理線路,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AT89C51初始化
MOV IP,#04H;定義INT1為優(yōu)先級
MOV TCON,#00H ;INT1采用低電平
;觸發(fā)
MOV IE,#84H;允許外部中斷1
;對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
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