基于ad7711的高精度溫度傳感電路設計

1、第27卷第9期2005年9月武漢理工大學學報JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.27No.9Sep.2005基于AD7711的高精度溫度傳感電路設計黎庶(武漢理工大學能源與動力工程學院武漢430063)摘要:主要對由AD7711組成的數(shù)字溫度計硬件和軟件進行了探討和研究內(nèi)容包括AD7711的特點內(nèi)部時序和外部接口詳細說明了AD7711的功能特點和工作方式簡要論述了其在RTD高精度溫度測量中的應

2、用。并給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中AD7711與單片機的接口方法包括硬件接口電路和軟件程序設計。并列出了部分匯編源程序。關鍵詞:AD7711熱電阻傳感器(RTD)Σ2Δ轉(zhuǎn)換結構外部時鐘模式中圖分類號:TN919.5文獻標志碼:A文章編號:167124431(2005)0920104203DesignofHigh2accuracyTemperatureSensingCircuitBasedonAD7711LIShu(SchoolofEnergyP

3、owerEngineeringWuhanUniversityofTechnologyWuhan430063China)Abstract:ResearcheddigitalthermometerhardwaresoftwaremadeupofAD7711mainly.Theacteristicsinterfacesaredescribed.DescribedthefunctionsoperatingmodesofAD7711alsodis

4、cussedinbrieftheapplicationinhigh2precisiontemperaturemeasurement.InterfacetechnologyofAD7711tomicrocomputerthecollecting2datessystemisdescribedindetailincludinghard2warecircuitsoftwarehaslistedthesourceprogrampartly.Key

5、wds:AD7711RTDsigma2deltahardwarestructureexternalclockingmode收稿日期:2005205228.作者簡介:黎庶(19642)男碩士工程師.E2mail:lishuabc@tom.com1問題的提出溫度是表征物體冷熱程度的物理量是工業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中一個非常重要的參數(shù)。物質(zhì)的許多物理現(xiàn)象和化學性質(zhì)都與溫度有關。它一般約占生產(chǎn)過程中全部過程參數(shù)的50%左右許多生產(chǎn)過程都是在一定的溫度

6、范圍內(nèi)進行的。因此溫度檢測仍有很重要的地位[1]。目前在溫度測量中經(jīng)常用到NTC(熱敏電阻)測溫技術、半導體溫度傳感器測溫技術、鉑電阻(RTD)測溫技術、熱電偶測溫技術等等。各種測溫技術各有優(yōu)缺點。在不同的領域都有其最適合的應用之處。在鉑電阻測溫技術中電阻溫度探測器(RTD)運用了材料的電阻隨溫度改變這一物理特性并在廣泛領域里得到應用。在某些情況下可以取代熱電偶理由是:熱電偶需要專用導線和冷端補償而RTD則不需要。RTD可以測量到400

7、℃或者更高的溫度。RTD是金屬傳感器有良好的線性和高溫穩(wěn)定性所以熱電阻測溫技術有著廣闊的應用空間但成本高需要復雜的測量電路。AD7711的串行通信口允許簡易地連接到工業(yè)標準的微處理器上微控制器和數(shù)字處理器提供一個靈活的布局一個對AD7711的串行讀取可以訪問輸出寄存器、控制寄存器或校準寄存器的數(shù)據(jù)一個對AD7711的串行寫可以將數(shù)據(jù)寫入控制和校準寄存器。且AD7711采用電荷平衡式AD轉(zhuǎn)換器24位分辨率24位無漏碼輸出0.0015%非線

8、性度采用Σ2Δ轉(zhuǎn)換結構[23]噪聲小、抗干擾能力強適合對RTD的輸出模擬信號直接采集。因此研究以AD7711為采集芯片的精密溫度巡回監(jiān)測系統(tǒng)具有十分重要的意義。?19942006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.SCLK的下降沿和RFS的上升沿之間的時間下一位(BITN1)會在RFS變?yōu)楦唠娖街俺霈F(xiàn)在數(shù)據(jù)總線。當RFS再次返回為低電平它激活S

9、DATA輸出。當整個字被傳輸DRDY將變?yōu)楦唠娖絹黻P閉SDATA輸出。2)外部時鐘模式寫操作數(shù)據(jù)可以被寫進控制寄存器和校正寄存器。在這2個情況下寫操作不受到DRDY的影響寫操作同樣不會對DRDY的狀態(tài)有任何影響。一個對控制寄存器和校正寄存器的寫操作必須總是將24位寫至各自的寄存器里。圖3展示TFS保持低電平在寫操作期間一個對AD7711的寫操作。A0確定一個寫操作是傳輸數(shù)據(jù)至控制寄存器還是校正寄存器。這個A0信號在串行寫操作期間必須保持

10、有效。和之前一樣串行時鐘在讀和寫操作之間應該為低電平。數(shù)據(jù)在這個與作為第一個被傳輸?shù)腗SB(最高有效位)的SCLK信號的高電平時候記錄到AD7711在最后一個起作用的SCLK的高電平時期最低有效位LSB被裝入AD7711。2.2單片機與AD7711的接口電路由于AT89C52單片機的串行口要與上位機進行通信所以本設計中采用AD7711與P2口相連。P2.3與A0相連來選擇寄存器P2.7與SCLK相連讀寫信號的時鐘信號由P2.7給出P2.

11、4與SDATA腳相連SDATA腳串行數(shù)據(jù)由P2.4讀入或?qū)懗鯬2.0與RFS腳相連P2.1與TFS腳相連P2.2和DRDY相連[5]。3溫度檢測系統(tǒng)的編程編寫溫度采集程序的成敗很大程度決定對AD7711時序圖的理解。讀寫數(shù)據(jù)、控制、校準寄存器都通過SDATA數(shù)據(jù)線串行讀寫。數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換完畢后DRDY置低RFS置低使讀取數(shù)據(jù)有效每次SCLK上升沿時讀一位數(shù)據(jù)[6]。讀寫時序如圖1和圖3所示。根據(jù)讀寫時序編寫的部分程序代碼如下:控制字寫操作

12、程序:入口參數(shù):(R2R1R0)=控制字初值WR24:MOVR2#0ACHMOVR1#0C0HMOVR0#41H控制字初值MOVR4#24計數(shù)器初值SETBP2.1TFSSETBP2.0RFSCLRP2.7CLKWR:CLRP2.1TFSMOVAR0RLCAMOVR0AMOVAR1RLCAMOVR1AMOVAR2RLCAMOVR2A控制字左移一位MOVP2.4C輸出一位SETBP2.7NOPNOPCLRP2.7產(chǎn)生一個移位脈沖DJNZR

13、4WR循環(huán)24次NOPSETBP2.1結束寫操作RET返回數(shù)據(jù)讀操作程序:(略)4結語AD7711以其優(yōu)越的性能、方便的接口、極少的外圍元件和低功率損耗在高精度溫度測量系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。在單片機與AD7711構成的靈巧型測量系統(tǒng)中(如使用帖片元件使系統(tǒng)小型化)更能展示其卓越性能可以部分取代一些溫度變送器。由于PC機支持外部時鐘模式因此可直接與PC機通訊省去了中間智能模塊大大降低了測溫系統(tǒng)的造價具有一定的應用價值。(下轉(zhuǎn)第110頁)6