AD7705/06及其應用

在智能儀器儀表的應用中，由于傳統的傳感器信號是模擬信號，所以對于智能化的儀器，肯定需要A/D轉換器以實(shí)現單片機的控制。在許多應用場(chǎng)合需要16位以上的高精度測量，而傳統的積分型和逐次比較型A/D實(shí)現起來(lái)難度較大，且成本很高。近年來(lái)興起的Σ―ΔA/D轉換技術(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，其總體結構如圖1所示。

AD7705/06芯片是帶有自校正功能的Σ-Δ于A(yíng)/D轉換器。其內部由多路模擬開(kāi)關(guān)、緩沖器、可編程增益放大器（PGA）、Σ-Δ調制器、數字濾波器、基準電壓輸入、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、設置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數據輸出寄存器、零點(diǎn)校正寄存器和滿(mǎn)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(guò)指令設定，對不同幅度的輸入信號實(shí)現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(lái)的低電平輸入信號，亦可接受高電平（10V）信號，它運用Σ―Δ技術(shù)實(shí)現16位無(wú)誤碼性能；它的輸出速度同樣可由指令設定，范圍由 20Hz到500Hz；它能夠通過(guò)指令設定對零點(diǎn)和滿(mǎn)程進(jìn)行校正；AD7705/06與微處理器的數據傳送通過(guò)串行方式進(jìn)行，采用了節省端口線(xiàn)的通訊方式，最少只占用控制機的兩條端口線(xiàn)。

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)行三種模擬量的轉換，筆者在設計壓力變送器時(shí)就充分運用了`該芯片的功能，AD7706的基本連接與圖2相似。

AD7705/06與單片機的接口電路

AD7705/06與微處理器的接口非常方便，在對它的操作過(guò)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(xiàn)、四線(xiàn)、五線(xiàn)及多線(xiàn)方式。在三線(xiàn)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，用于數據的輸出和輸入，SCLK用于輸入串行時(shí)鐘脈沖，CS始終為低電平。在四線(xiàn)方式下，CS引腳也可以由微處理器的某一端口線(xiàn)控制。在五線(xiàn)方式下，DRDY引腳也可以由微處理器的某條端口線(xiàn)控制。在多線(xiàn)控制方式下，所有的接口引腳都由微處理器來(lái)控制。圖3是筆者使用INTEL 8031對AD7706進(jìn)行控制的簡(jiǎn)化電路圖。 

AD7706的輸出信號直接接到8031的RXD（P3.0）端,而8031的TXD(P3.1)端則為AD7706提供時(shí)鐘信號,可見(jiàn)在這樣的連接方式下,A/D轉換器的時(shí)鐘是由8031的TXD引腳提供的。單片機利用串行口與AD7706進(jìn)行通信，將串行口設定為工作方式0，即同步移位寄存器方式。此外，單片機還通過(guò)P1.0引腳來(lái)控制CS，通過(guò)P1.1引腳來(lái)判斷DRDY。這樣，在多芯片系統中，我們首先應選中芯片，系統就得先清P1.1口線(xiàn)。接收數據時(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換數據在芯片的數據輸出寄存器中，這樣，單片機置位REN=1，此時(shí)，接收數據開(kāi)始，當接收到8位數據時(shí)，中斷標志位R1置位，一次串行接收結束，單片機自動(dòng)停止發(fā)送移位脈沖，該8位數據從串行口緩沖器讀入內存，并使用軟件清除RI 標志，單片機又開(kāi)始發(fā)送移位脈沖，直到又收到8位數據，則另一次串行接收結束。這樣，這次的8位數據與剛才接收的高8位數據組合成為16位數據，即一次 A/D轉換的結果。這種接口方法直接利用了單片機本身的硬件資源，從而簡(jiǎn)化了電路的設計。

程序1 AD7706的初始化程序 ：

    BEGIN：

    CLR A

MOV A ，#010H；設置串行工作方式0

    MOV SCON ，A

    CLR P1.0；選中芯片AD7706

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

    MOV SBUF ，A

    JNB TI ，﹩；接收完畢，TI復位

    CLR TI

    MOV A ，#0CH；設置CLK

    MOV SBUF ，A 

    JNB TI ，

    CLR TI

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

    MOV SBUF ，A

    JNB TI ，﹩

    CLR TI

    MOV A ，#40H；設置STR

    MOV SBUF ，A

    JNB TI ，﹩ 

    CLR TI

    RET

    程序2 輸入字節程序（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，有效數據，進(jìn)行讀數據操作

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

    MOV SBUF ，A 

    MOV A ，SBUF；從AD7706中讀入轉換數據

    MOV R3 ，A；高8位存入R3中 

    JNB TI ，﹩ 

    CLR TI

    MOV A ，SBUF；從AD7706中讀入轉換數據

    MOV R4 ，A；低8位存入R4中

    JNB TI ，﹩ 

    CLR TI

    RET

    程序3 輸入字節程序（判斷CMR的最高位）：

    INB2： CLR P1.0；對AD7706進(jìn)行操作

    MOV A ，#08H；對CMR進(jìn)行寫(xiě)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，則有有效數據

    JNZ INB2；等待

    MOV A ，#38H；對CMR進(jìn)行寫(xiě)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AD7706進(jìn)行控制的程序，包括初始化程序（見(jiàn)程序清單）。

對轉換器芯片設置為：增益為1，無(wú)濾波器同步，雙極輸入模式和緩沖器關(guān)閉方式。

結語(yǔ) 

筆者在設計智能型壓力變送器時(shí)，采用了圖3的接線(xiàn)方式，AD7706的三通道分別接收來(lái)自壓力（差壓）傳感器、溫度傳感器和靜壓傳感器的信號，這樣，可以對壓力（差壓）進(jìn)行補償，，從而消除溫度和靜壓所帶來(lái)的影響，并應用以上程序進(jìn)行初始化及讀轉換數據，使用后效果令人滿(mǎn)意。