单片机与DSP中的AD7705在电子秤中的应用
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2020-12-10
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单片机与单片机与DSP中的中的AD7705在电子秤中的应用在电子秤中的应用
1 引言国家三级秤标准要求：称重数据与重物的绝对精度小于1/1000－1/5000,因此,经AD转换后输出数据的有效
位应在13位以上。AD公司推出的由缓冲器和增益可编程放大器（PGA）、Σ－Δ调节器、可编程数字滤波器等组
成的16位AD7705/06能直接将传感器检测到的微小信号进行A/D转换,其具有高分辨率、宽动态范围、自校准、
优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点,适合于称重系统中下微机信号处理的需要。设计中,我们确定
AD7705的相应参数取：输出数据更新速率：50Hz; 系统增益：64; 有效分辨率：15位。2 硬件设计要满足前
面确定的AD7705参数,设计中AD7705的主时钟取：fCL
1 引言引言
国家三级秤标准要求：称重数据与重物的绝对精度小于1/1000－1/5000,因此,经AD转换后输出数据的有效位应在13位以上。
AD公司推出的由缓冲器和增益可编程放大器（PGA）、Σ－Δ调节器、可编程数字滤波器等组成的16位AD7705/06能直接将传
感器检测到的微小信号进行A/D转换,其具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点,适
合于称重系统中下微机信号处理的需要。设计中,我们确定AD7705的相应参数取：
输出数据更新速率：50Hz; 系统增益：64; 有效分辨率：15位。
2 硬件设计硬件设计
要满足前面确定的AD7705参数,设计中AD7705的主时钟取：fCLK =2.4576MHz。
AD7705的串行数据接口包括5个：片选输入口 ,串行施密特逻辑输入时钟SCLK,数据输入口DIN,转换数据输出口DOUT,指示数
据准备就绪的状态信号输出口 。其中当 为低电平时,转换数据可读取;否则不可读取。
设计中 可由AT89C51选中实现,也可接地;本设计中将 接地。
SCLK 有两种基本的接线方式：①SCLK接AT89C51的P2口中未用的管脚（比如接P2.2）,数据输入、输出端DIN、DOUT一同
接P2口中未用的另一管脚（比如：P2.3）。在该种连接方式下,只能用手工编程模拟AD7705的通信时序以实现对AD7705的操
作。②SCLK接AT89C51的同步脉冲输出端TXD,AD7705的数据输入、输出端DIN、DOUT一同接AT89C51的串行数据输入、
输出端RXD。在该种连接方式下,对AD7705 的数据的读取可按51系列单片机串行口的工作方式0完成,也可按①中的读写方式
完成。本设计中按②中介绍的方式接线。可接普通P1、P2口中未用的管脚, 通过程序查询该管脚是否为低电平,从而实现对
AD7705中寄存器数据的读取。也可接AT89C51的外部中断1或中断0管脚,通过中断方式或中断查询方式实现对AD7705中寄存
器数据的读取。本设计中接外部中断1管脚。
图1 称重传感器信号处理电路图
AD7705在称重系统中的连接方式
见图1。当在此传感器上施加满标度重量5吨重物时,传感器在5V工作电压下取得30 mV的满标度输出电压。5V工作电压经分压
后为AD7705提供基准电压,因此工作电压的变化不会产生系统误差。分压电阻为24kΩ和15kΩ,产生的基准电压为1.92V。当器
件的可编程增益为64时,对应的满标度输入电压即为 30 mV。
3 软件设计软件设计
软件设计需主要考虑以下四个方面：
①AT89C51的初始化：硬件设计中如果用到中断,则需对单片机的中断系统进行初始化;软件设计中如果用到串口,则需对单片机
的串口进行初始化。
②AD7705 与51系列单片机的数据交换顺序：在读写操作模式下,51系列单片机的数据要求LSB在前,而AD7705希望MSB在前,
所以对AD7705寄存器进行配置之前必须将命令字重新排列方可写入,同样要将从AD7705数据寄存器中读取到缓冲器后的数据
进行重新排列方可使用。
③对AD7705寄存器进行操作的时序：AD7705通讯必须严格按图2、图3时序操作。对AD7705进行通信的子程序流程见图4、
图5。当然,还可以考虑用串行口通信方式0的工作方式来实现。
④AD7705的初始化和配置：AD7705的配置与设计的硬件紧密相关,只有在正确配置的情况下硬件才能正常工作。同时,对
AD7705内每一个寄存器的配置都必须从写通信寄存器开始,通过写通信寄存器完成通道的选择和设置下一次操作的寄存器的选
择。
图6所示为此称重传感器数据采集主流程图。其程序清单见附录。
图2 读周期时序图
图3 写周期时序图
4 结束语结束语
AD7705以其本身的低价格、高精度、可编程增益、自校准、小信号的转换不需附加另外的器件而使得其在数据检测领域具有
很大的应用前景。其在电子秤中的应用也是显而易见的。我们应用AD7705设计的电子信号处理线路,其性能指标达到预期的效
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weixin_446808232021-03-08参考价值不高，配套图什么都没有
