構(gòu)建基于USB的溫度監(jiān)控器

優(yōu)勢(shì)和特性

●典型溫度范圍為0℃至+100℃

●18位無噪聲代碼分辨率

●RTD溫度監(jiān)控器

●帶ARM7處理內(nèi)核的單芯片解決方案

連接/參考器件

ADuC7061：基于ARM7的微控制器，內(nèi)置雙通道24位Σ-Δ型ADC

ADP3333-2.5：2.5 V低壓差線性穩(wěn)壓器

ADP7102-2.5：2.5 V低壓差線性穩(wěn)壓器

電路功能與優(yōu)勢(shì)

本電路顯示如何在精密RTD溫度監(jiān)控應(yīng)用中使用精密模擬微控制器ADuC7061.ADuC7061集成雙通道24位Σ-Δ型ADC、雙通道可編程電流源、14位DAC、1.2 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源、ARM7內(nèi)核、32 kB閃存、4 kB SRAM以及各種數(shù)字外設(shè)，例如UART、定時(shí)器、SPI和I2C接口等。它與一個(gè)100ΩRTD相連。

在源代碼中，ADC采樣速率選擇100 Hz.當(dāng)ADC輸入PGA的增益配置為32時(shí)，ADuC7061的無噪聲分辨率大于18位。


圖1：具有RTD接口、用作溫度監(jiān)控器控制器的ADuC7061（原理示意圖，所有連接均未顯示）

電路描述

圖1所示電路完全通過USB接口供電。利用2.5 V低壓差線性穩(wěn)壓器ADP3333，可將USB提供的5 V電源調(diào)節(jié)到2.5 V，從而向ADuC7061提供2.5 V的DVDD電壓。ADuC7061的AVDD電源經(jīng)過額外濾波處理，如圖所示。在線性調(diào)節(jié)器的輸入端也放置一個(gè)濾波器，對(duì)USB電源進(jìn)行濾波。

本應(yīng)用中用到ADuC7061的下列特性：

●內(nèi)置可編程增益放大器（PGA）的24位Σ-Δ型主ADC：PGA的增益在本應(yīng)用的軟件中設(shè)置為32.

●可編程激勵(lì)電流源，用來驅(qū)動(dòng)受控電流流經(jīng)RTD：雙通道電流源可在0μA至2μA范圍內(nèi)以200μA階躍配置。本例設(shè)置為200μA.

●ADuC7061中ADC的外部基準(zhǔn)電壓源：對(duì)于本應(yīng)用，我們采用比率式設(shè)置，將一個(gè)外部基準(zhǔn)電阻（RREF）連接在外部VREF+和VREF-引腳上?；蛘撸部梢栽贏DuC7061中提供1.2 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源。

●ARM7TDMI內(nèi)核：功能強(qiáng)大的16/32位ARM7內(nèi)核集成了32 kB閃存和SRAM存儲(chǔ)器，用來運(yùn)行用戶代碼，可配置并控制ADC，通過RTD處理ADC轉(zhuǎn)換，以及控制UART/USB接口的通信。

●UART：UART用作與PC主機(jī)的通信接口。

●兩個(gè)外部開關(guān)用來強(qiáng)制該器件進(jìn)入閃存引導(dǎo)模式：使S1處于低電平，同時(shí)切換S2，ADuC7061將進(jìn)入引導(dǎo)模式，而不是正常的用戶模式。在引導(dǎo)模式下，通過UART接口可以對(duì)內(nèi)部閃存重新編程。

本電路使用的RTD為100Ω鉑RTD，型號(hào)為Enercorp PCS 1.1503.1.它采用0805表貼封裝，溫度變化率為0.385Ω/℃。

注意，基準(zhǔn)電阻RREF應(yīng)為精密5.62 kΩ（±0.1%）電阻。

ADuC7061的USB接口通過FT232R UART轉(zhuǎn)USB收發(fā)器實(shí)現(xiàn)，它將USB信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為UART.

除圖1所示的去耦外，USB電纜本身還應(yīng)采用鐵氧體磁珠來增強(qiáng)EMI/RFI保護(hù)功能。本電路所用鐵氧體磁珠為Taiyo Yuden #BK2125HS102-T，它在100 MHz時(shí)的阻抗為1000Ω。

本電路必須構(gòu)建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，必須采用適當(dāng)?shù)牟季帧⒔拥睾腿ヱ罴夹g(shù)。

代碼說明

用于測(cè)試本電路的源代碼可從以下網(wǎng)址下載（zip壓縮文件）：www.analog.com/cn0075_source.

UART配置為波特率9600、8數(shù)據(jù)位、無極性、無流量控制。如果本電路直接與PC相連，則可以使用“超級(jí)終端”（HyperTerminal）等通信端口查看程序來查看該程序發(fā)送給UART的結(jié)果。參考圖2.源代碼附有注釋說明，方便了解、使用。


圖2：“超級(jí)終端”通信端口查看程序的輸出

常見變化

ADP7102調(diào)節(jié)器可用作ADP3333的最新替代器件。如果微控制器上需要更多GPIO引腳，則可以選擇采用48-LFCSP或48-LQFP封裝的ADuC7060.請(qǐng)注意，ADuC7060/ADuC7061可以通過標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口編程或調(diào)試。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)UART至RS-232接口，可以用ADM3202等器件代替FT232R收發(fā)器，前者需采用3 V電源供電。