AD7705/06及其应用
January 6th, 2009 |摘要：本文介绍了一种基于Σ―Δ转换技术的16位无误码模数转换芯片AD7705/06，并给出了实用的硬件接口电路和软件程序。
关键词：Σ-Δ A/D 无误码 模数转换芯片
1．引言
在智能仪器仪表的应用中，由于传统的传感器信号是模拟信号，所以对于智能化的仪器，肯定需要A/D转换器以实现单片机的控制。在许多应用场合需要16位以上的高精度测量，而传统的积分型和逐次比较型A/D实现起来难度较大，且成本很高。近年来兴起的Σ―ΔA/D转换技术却能以较低的成本获取极高的分辨率。 AD公司的AD7705/06以及AD7707为比较典型的一种16位A/D转换芯片。
2．AD7705/06简介
AD7705/06是美国AD公司近期推出的一款新型A/D芯片，其总体结构如图1所示。
AD7705/06芯片是带有自校正功能的Σ-Δ于A/D转换器。其内部由多路模拟开关、缓冲器、可编程增益放大器（PGA）、Σ-Δ调制器、数字滤波器、基准电压输入、时钟电路及串行接口组成。其中串行接口包括寄存器组，它由通讯寄存器、设置寄存器、时钟寄存器、数据输出寄存器、零点校正寄存器和满程校正寄存器等组成。该芯片还包括2通道差分输入（AD7705）和3种伪差分通道输入（AD7706）。
AD7705/06的PGA可通过指令设定，对不同幅度的输入信号实现1、2、4、8、16、32、64和128倍的放大，因此AD7705/06芯片既可接受从传感器送来的低电平输入信号，亦可接受高电平（10V）信号，它运用Σ―Δ技术实现16位无误码性能；它的输出速度同样可由指令设定，范围由 20Hz到500Hz；它能够通过指令设定对零点和满程进行校正；AD7705/06与微处理器的数据传送通过串行方式进行，采用了节省端口线的通讯方式，最少只占用控制机的两条端口线。
3．AD7705/06的基本连接以及与微处理器的接口电路
AD7705/06的基本连接
AD7705/06的基本连接如图2所示，其中AD780/REF192提供+2.5V高精度基准电压。AD7705由于只有2个通道，所以它可以进行两种模拟量的转换，而AD7706具有3个通道，所以它可以进行三种模拟量的转换，笔者在设计压力变送器时就充分运用了`该芯片的功能，AD7706的基本连接与图2相似。
AD7705/06与单片机的接口电路
AD7705/06与微处理器的接口非常方便，在对它的操作过程中，涉及到接口的引脚有CS、SCLK、DOUT、DIN和DRDY，它与微处理器的接口有三线、四线、五线及多线方式。在三线方式下，通常使用DOUT、DIN及SCLK引脚进行控制，其中DOUT和DIN与微处理器的串行口相连，用于数据的输出和输入，SCLK用于输入串行时钟脉冲，CS始终为低电平。在四线方式下，CS引脚也可以由微处理器的某一端口线控制。在五线方式下，DRDY引脚也可以由微处理器的某条端口线控制。在多线控制方式下，所有的接口引脚都由微处理器来控制。图3是笔者使用INTEL 8031对AD7706进行控制的简化电路图。
AD7706的输出信号直接接到8031的RXD（P3.0）端,而8031的TXD(P3.1)端则为AD7706提供时钟信号,可见在这样的连接方式下,A/D转换器的时钟是由8031的TXD引脚提供的。单片机利用串行口与AD7706进行通信，将串行口设定为工作方式0，即同步移位寄存器方式。此外，单片机还通过P1.0引脚来控制CS，通过P1.1引脚来判断DRDY。这样，在多芯片系统中，我们首先应选中芯片，系统就得先清P1.1口线。接收数据时，首先要判断P1.0的引脚电平，若为低电平，则表明已有有效的转换数据在芯片的数据输出寄存器中，这样，单片机置位REN=1，此时，接收数据开始，当接收到8位数据时，中断标志位R1置位，一次串行接收结束，单片机自动停止发送移位脉冲，该8位数据从串行口缓冲器读入内存，并使用软件清除RI 标志，单片机又开始发送移位脉冲，直到又收到8位数据，则另一次串行接收结束。这样，这次的8位数据与刚才接收的高8位数据组合成为16位数据，即一次 A/D转换的结果。这种接口方法直接利用了单片机本身的硬件资源，从而简化了电路的设计。
程序1 AD7706的初始化程序
BEGIN：
CLR A
MOV A ，#010H；设置串行工作方式0
MOV SCON ，A
CLR P1.0；选中芯片AD7706
MOV A ，#20H；对CMR进行写操作，下一操作选定CKR
MOV SBUF ，A
JNB TI ，﹩；接收完毕，TI复位
CLR TI
MOV A ，#0CH；设置CLK
MOV SBUF ，A
JNB TI ，
CLR TI
MOV A ，#010H；对CMR进行写操作，下一操作选定STR
MOV SBUF ，A
JNB TI ，﹩
CLR TI
MOV A ，#40H；设置STR
MOV SBUF ，A
JNB TI ，﹩
CLR TI
RET
程序2 输入字节程序（判断DRDY引脚）：
INB1： CLR C
JB P1.1 ，INB1；判断DRDY引脚电平
CLR P1.0；DRDY为0，有效数据，进行读数据操作
MOV A ，#38H；对CMR进行写操作，下一操作选定DOR
MOV SBUF ，A
MOV A ，SBUF；从AD7706中读入转换数据
MOV R3 ，A；高8位存入R3中
JNB TI ，﹩
CLR TI
MOV A ，SBUF；从AD7706中读入转换数据
MOV R4 ，A；低8位存入R4中
JNB TI ，﹩
CLR TI
RET
程序3 输入字节程序（判断CMR的最高位）：
INB2： CLR P1.0；对AD7706进行操作
MOV A ，#08H；对CMR进行写操作，下一操作选定CMR
MOV SBUF,A
MOV SBUF ，A；读AD7706的CMR
ANL A ，#10000000B ；判断DRDY位，若为0，则有有效数据
JNZ INB2；等待
MOV A ，#38H；对CMR进行写操作，下一操作选定DOR
MOV SBUF ，A
MOV A ，SBUF
MOV R3 ，A
JNB TI ，﹩
CLR TI
MOV R4 ，A
JNB TI ，﹩
RET
4.实用程序举例
下面给8031对AD7706进行控制的程序，包括初始化程序（见程序清单）。
对转换器芯片设置为：增益为1，无滤波器同步，双极输入模式和缓冲器关闭方式。
结语
笔者在设计智能型压力变送器时，采用了图3的接线方式，AD7706的三通道分别接收来自压力（差压）传感器、温度传感器和静压传感器的信号，这样，可以对压力（差压）进行补偿，，从而消除温度和静压所带来的影响，并应用以上程序进行初始化及读转换数据，使用后效果令人满意。
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