AD7705/06及其應(yīng)用

在智能儀器儀表的應(yīng)用中，由于傳統(tǒng)的傳感器信號(hào)是模擬信號(hào)，所以對(duì)于智能化的儀器，肯定需要A/D轉(zhuǎn)換器以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制。在許多應(yīng)用場(chǎng)合需要16位以上的高精度測(cè)量，而傳統(tǒng)的積分型和逐次比較型A/D實(shí)現(xiàn)起來難度較大，且成本很高。近年來興起的Σ―ΔA/D轉(zhuǎn)換技術(shù)卻能以較低的成本獲取極高的分辨率。 AD公司的AD7705/06以及AD7707為比較典型的一種16位A/D轉(zhuǎn)換芯片。

2. AD7705/06 簡(jiǎn)介

AD7705/06是美國AD公司近期推出的一款新型A/D芯片，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

AD7705/06芯片是帶有自校正功能的Σ-Δ于A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部由多路模擬開關(guān)、緩沖器、可編程增益放大器（PGA）、Σ-Δ調(diào)制器、數(shù)字濾波器、基準(zhǔn)電壓輸入、時(shí)鐘電路及串行接口組成。其中串行接口包括寄存器組，它由通訊寄存器、設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)輸出寄存器、零點(diǎn)校正寄存器和滿程校正寄存器等組成。該芯片還包括2通道差分輸入（AD7705）和3種偽差分通道輸入（AD7706）。

AD7705/06的PGA可通過指令設(shè)定，對(duì)不同幅度的輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)1、2、4、8、16、32、64和128倍的放大，因此AD7705/06芯片既可接受從傳感器送來的低電平輸入信號(hào)，亦可接受高電平（10V）信號(hào)，它運(yùn)用Σ―Δ技術(shù)實(shí)現(xiàn)16位無誤碼性能；它的輸出速度同樣可由指令設(shè)定，范圍由 20Hz到500Hz；它能夠通過指令設(shè)定對(duì)零點(diǎn)和滿程進(jìn)行校正；AD7705/06與微處理器的數(shù)據(jù)傳送通過串行方式進(jìn)行，采用了節(jié)省端口線的通訊方式，最少只占用控制機(jī)的兩條端口線。

3. AD7705/06的基本連接及其與微處理器接口電路

AD7705/06的基本連接

AD7705/06的基本連接如圖2所示，其中AD780/REF192提供+2.5V高精度基準(zhǔn)電壓。AD7705由于只有2個(gè)通道，所以它可以進(jìn)行兩種模擬量的轉(zhuǎn)換，而AD7706具有3個(gè)通道，所以它可以進(jìn)行三種模擬量的轉(zhuǎn)換，筆者在設(shè)計(jì)壓力變送器時(shí)就充分運(yùn)用了`該芯片的功能，AD7706的基本連接與圖2相似。

AD7705/06與單片機(jī)的接口電路

AD7705/06與微處理器的接口非常方便，在對(duì)它的操作過程中，涉及到接口的引腳有CS、SCLK、DOUT、DIN和DRDY，它與微處理器的接口有三線、四線、五線及多線方式。在三線方式下，通常使用DOUT、DIN及SCLK引腳進(jìn)行控制，其中DOUT和DIN與微處理器的串行口相連，用于數(shù)據(jù)的輸出和輸入，SCLK用于輸入串行時(shí)鐘脈沖，CS始終為低電平。在四線方式下，CS引腳也可以由微處理器的某一端口線控制。在五線方式下，DRDY引腳也可以由微處理器的某條端口線控制。在多線控制方式下，所有的接口引腳都由微處理器來控制。圖3是筆者使用INTEL 8031對(duì)AD7706進(jìn)行控制的簡(jiǎn)化電路圖。 

AD7706的輸出信號(hào)直接接到8031的RXD（P3.0）端,而8031的TXD(P3.1)端則為AD7706提供時(shí)鐘信號(hào),可見在這樣的連接方式下,A/D轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘是由8031的TXD引腳提供的。單片機(jī)利用串行口與AD7706進(jìn)行通信，將串行口設(shè)定為工作方式0，即同步移位寄存器方式。此外，單片機(jī)還通過P1.0引腳來控制CS，通過P1.1引腳來判斷DRDY。這樣，在多芯片系統(tǒng)中，我們首先應(yīng)選中芯片，系統(tǒng)就得先清P1.1口線。接收數(shù)據(jù)時(shí)，首先要判斷P1.0的引腳電平，若為低電平，則表明已有有效的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在芯片的數(shù)據(jù)輸出寄存器中，這樣，單片機(jī)置位REN=1，此時(shí)，接收數(shù)據(jù)開始，當(dāng)接收到8位數(shù)據(jù)時(shí)，中斷標(biāo)志位R1置位，一次串行接收結(jié)束，單片機(jī)自動(dòng)停止發(fā)送移位脈沖，該8位數(shù)據(jù)從串行口緩沖器讀入內(nèi)存，并使用軟件清除RI 標(biāo)志，單片機(jī)又開始發(fā)送移位脈沖，直到又收到8位數(shù)據(jù)，則另一次串行接收結(jié)束。這樣，這次的8位數(shù)據(jù)與剛才接收的高8位數(shù)據(jù)組合成為16位數(shù)據(jù)，即一次 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。這種接口方法直接利用了單片機(jī)本身的硬件資源，從而簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)。

程序1 AD7706的初始化程序 ：

    BEGIN：

    CLR A

MOV A ，#010H；設(shè)置串行工作方式0

    MOV SCON ，A

    CLR P1.0；選中芯片AD7706

    MOV A ，#20H；對(duì)CMR進(jìn)行寫操作，下一操作選定CKR

    MOV SBUF ，A

    JNB TI ，﹩；接收完畢，TI復(fù)位

    CLR TI

    MOV A ，#0CH；設(shè)置CLK

    MOV SBUF ，A 

    JNB TI ，

    CLR TI

    MOV A ，#010H；對(duì)CMR進(jìn)行寫操作，下一操作選定STR

    MOV SBUF ，A

    JNB TI ，﹩

    CLR TI

    MOV A ，#40H；設(shè)置STR

    MOV SBUF ，A

    JNB TI ，﹩ 

    CLR TI

    RET

    程序2 輸入字節(jié)程序（判斷DRDY引腳）：

    INB1： CLR C

    JB P1.1 ，INB1；判斷DRDY引腳電平

    CLR P1.0；DRDY為0，有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作

    MOV A ，#38H；對(duì)CMR進(jìn)行寫操作，下一操作選定DOR

    MOV SBUF ，A 

    MOV A ，SBUF；從AD7706中讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

    MOV R3 ，A；高8位存入R3中 

    JNB TI ，﹩ 

    CLR TI

    MOV A ，SBUF；從AD7706中讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

    MOV R4 ，A；低8位存入R4中

    JNB TI ，﹩ 

    CLR TI

    RET

    程序3 輸入字節(jié)程序（判斷CMR的最高位）：

    INB2： CLR P1.0；對(duì)AD7706進(jìn)行操作

    MOV A ，#08H；對(duì)CMR進(jìn)行寫操作，下一操作選定CMR

    MOV SBUF,A

    MOV SBUF ，A；讀AD7706的CMR

    ANL A ，#10000000B ；判斷DRDY位，若為0，則有有效數(shù)據(jù)

    JNZ INB2；等待

    MOV A ，#38H；對(duì)CMR進(jìn)行寫操作，下一操作選定DOR

    MOV SBUF ，A

    MOV A ，SBUF

    MOV R3 ，A

    JNB TI ，﹩ 

    CLR TI

    MOV A ，SBUF

    MOV R4 ，A

    JNB TI ，﹩ 

    RET

4.實(shí)用程序舉例

下面給8031對(duì)AD7706進(jìn)行控制的程序，包括初始化程序（見程序清單）。

對(duì)轉(zhuǎn)換器芯片設(shè)置為：增益為1，無濾波器同步，雙極輸入模式和緩沖器關(guān)閉方式。

結(jié)語 

筆者在設(shè)計(jì)智能型壓力變送器時(shí)，采用了圖3的接線方式，AD7706的三通道分別接收來自壓力（差壓）傳感器、溫度傳感器和靜壓傳感器的信號(hào)，這樣，可以對(duì)壓力（差壓）進(jìn)行補(bǔ)償，，從而消除溫度和靜壓所帶來的影響，并應(yīng)用以上程序進(jìn)行初始化及讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，使用后效果令人滿意。