ADS1110自校准模数转换器在称重中的应用
时间:03-18
来源:互联网
点击:
引言
ADS1110是精密的连续自校准A/D转换器,带有差分输入和高达16位的分辨率。片内可编程的增益放大器PGA提供高达8倍的增益,并且允许以高分辨率对较小的信号进行测量。
1 ADS1110芯片结构及工作原理
1.1ADS1110芯片结构
ADS1110 由△-∑A/D转换器、可程控增益放大、2.048 V的电压基准、时钟振荡器和I2C总线接口组成,其结构如图1所示。
1.2ADS1110工作原理
ADS1110模数转换器是由1个差分开关电容△-∑调节器和1个数字滤波器组成。调节器测量正模拟输入和负模拟输入的压差,并将其与基准电压相比较,数字滤波器从调节器接收高速位流,并输出一个代码。该代码是一个与输入电压成比例的数字,这个数字被限定在一定范围内,范围取决于代表输出码所需要的位数。在ADS1110中,基准电压为 2.048 V,该基准通常用作A/D转换器的电压基准,不允许接外部基准。ADS1110只能采用内部电压基准,而且该基准不能直接测得,也不能被外部电路使用。
2 ADS1110在称重测量中的应用
数字电子称是日常生活中广泛使用的一种称量工具,市场上使用的各式小量程电子称存在一定的局限性,这些电子称体积大、成本高、计量误差大。本文提出的电子称选用低功耗、超低价控制芯片STC89C51RC和16位△-∑A/D转换器ADS1110,设计一种体积小、低成本、计量精度高、工作可靠的小量程电子称。
ADS1110与STC89C51RC单片机组成的称重系统的硬件原理如图2 所示。
设计中选用单点式荷重传感器LC8020,其精度为0.03%,灵敏度 (2.0±0.2)mV/V,额定量程5 kg,供桥电压5 V。当称重传感器满负载5 kg时,传感器输出电压变化(10±1)mV,此时要求加入ADS1110的电压为1 024mV。设计配置8位ADS1110寄存器如表1所列。
ST/DRTY位的含意取决于它是被写入还是被读出。在单周期转换方式中,写1到 ST/DRTY位则转换开始,写入0无影响;在连续方式中,ADS1110忽略写入ST/DRTY的值。在进行读操作时,ST/DRTY雨表明输出寄存器中的数据是否为新数据。如果ST/DRTY为0,则刚从输出寄存器中读出的数据是新数据;如果ST/DRTY为1,则刚从输出寄存器读出的数据以前已经被读取过。保留位位6和位5置为0。SC位控制ADS1110是以连续转换方式工作还是以单周期转换方式工作,置SC为1时,ADS1110以单周期转换方式工作。DR的位3和位2控制ADS1110的数据速率,置DR的位3和位2为1表示ADS1110的数据采样率为15 sps。PGA的位1和0控制ADS1110的增益,置PGA位1和0为1、0表示ADS1110的PGA增益为4。
3 软件设计
按照硬件电路,采用汇编语言编程,在KeilA51 V8.50环境下调试通过,并成功应用在单片机称重系统中。软件按功能模块,主要由LCD显示控制、ADS1110模数转化、超负荷报警检测、采集数据处理、键盘中断等子程序构成。此处侧重介绍ADS1110模数转换程序。程序代码如下:
4 实验结果
根据上述设计方案制作了实验电路,各电路模块所需的电源由电源模块提供。电源模块以7805为核心,为电路提供5 V稳压电源。
测试条件:称重传感器型号LC8020,额定载荷5 kg,传感器信号线长0.2 m,测试载物台面尺寸Ø 100 mm,测试环境温度27.8℃。测试结果如表2所列。
结语
将ADS1110应用于小量程电子称,能充分发挥其性能特点,降低硬件成本。实验证明,该电子称在日常条件下工作可靠,具有精度高、体积小、读数直观等优点。经验证实现秤重测量范围0~5 kg,最小分辨1 g。可以很好地适应日常生活需要,在民用市场上有着良好的应用前景。
作者:秦伟(陕西理工学院,电信工程系,汉中 723000)
来源:《单片机与嵌入式系统应用》2010年01期
ADS1110是精密的连续自校准A/D转换器,带有差分输入和高达16位的分辨率。片内可编程的增益放大器PGA提供高达8倍的增益,并且允许以高分辨率对较小的信号进行测量。
1 ADS1110芯片结构及工作原理
1.1ADS1110芯片结构
ADS1110 由△-∑A/D转换器、可程控增益放大、2.048 V的电压基准、时钟振荡器和I2C总线接口组成,其结构如图1所示。
![](../img/eec-Analog/Analog-136758llobys5bx35.gif)
1.2ADS1110工作原理
ADS1110模数转换器是由1个差分开关电容△-∑调节器和1个数字滤波器组成。调节器测量正模拟输入和负模拟输入的压差,并将其与基准电压相比较,数字滤波器从调节器接收高速位流,并输出一个代码。该代码是一个与输入电压成比例的数字,这个数字被限定在一定范围内,范围取决于代表输出码所需要的位数。在ADS1110中,基准电压为 2.048 V,该基准通常用作A/D转换器的电压基准,不允许接外部基准。ADS1110只能采用内部电压基准,而且该基准不能直接测得,也不能被外部电路使用。
2 ADS1110在称重测量中的应用
数字电子称是日常生活中广泛使用的一种称量工具,市场上使用的各式小量程电子称存在一定的局限性,这些电子称体积大、成本高、计量误差大。本文提出的电子称选用低功耗、超低价控制芯片STC89C51RC和16位△-∑A/D转换器ADS1110,设计一种体积小、低成本、计量精度高、工作可靠的小量程电子称。
ADS1110与STC89C51RC单片机组成的称重系统的硬件原理如图2 所示。
![](../img/eec-Analog/Analog-136759titwlzviytf.gif)
设计中选用单点式荷重传感器LC8020,其精度为0.03%,灵敏度 (2.0±0.2)mV/V,额定量程5 kg,供桥电压5 V。当称重传感器满负载5 kg时,传感器输出电压变化(10±1)mV,此时要求加入ADS1110的电压为1 024mV。设计配置8位ADS1110寄存器如表1所列。
![](../img/eec-Analog/Analog-136760cqoj2pnipj3.gif)
ST/DRTY位的含意取决于它是被写入还是被读出。在单周期转换方式中,写1到 ST/DRTY位则转换开始,写入0无影响;在连续方式中,ADS1110忽略写入ST/DRTY的值。在进行读操作时,ST/DRTY雨表明输出寄存器中的数据是否为新数据。如果ST/DRTY为0,则刚从输出寄存器中读出的数据是新数据;如果ST/DRTY为1,则刚从输出寄存器读出的数据以前已经被读取过。保留位位6和位5置为0。SC位控制ADS1110是以连续转换方式工作还是以单周期转换方式工作,置SC为1时,ADS1110以单周期转换方式工作。DR的位3和位2控制ADS1110的数据速率,置DR的位3和位2为1表示ADS1110的数据采样率为15 sps。PGA的位1和0控制ADS1110的增益,置PGA位1和0为1、0表示ADS1110的PGA增益为4。
3 软件设计
按照硬件电路,采用汇编语言编程,在KeilA51 V8.50环境下调试通过,并成功应用在单片机称重系统中。软件按功能模块,主要由LCD显示控制、ADS1110模数转化、超负荷报警检测、采集数据处理、键盘中断等子程序构成。此处侧重介绍ADS1110模数转换程序。程序代码如下:
![](../img/eec-Analog/Analog-136761euqkfnd3kpg.gif)
4 实验结果
根据上述设计方案制作了实验电路,各电路模块所需的电源由电源模块提供。电源模块以7805为核心,为电路提供5 V稳压电源。
测试条件:称重传感器型号LC8020,额定载荷5 kg,传感器信号线长0.2 m,测试载物台面尺寸Ø 100 mm,测试环境温度27.8℃。测试结果如表2所列。
![](../img/eec-Analog/Analog-1367622stxjco4bfw.gif)
结语
将ADS1110应用于小量程电子称,能充分发挥其性能特点,降低硬件成本。实验证明,该电子称在日常条件下工作可靠,具有精度高、体积小、读数直观等优点。经验证实现秤重测量范围0~5 kg,最小分辨1 g。可以很好地适应日常生活需要,在民用市场上有着良好的应用前景。
作者:秦伟(陕西理工学院,电信工程系,汉中 723000)
来源:《单片机与嵌入式系统应用》2010年01期
放大器 电压 振荡器 总线 电容 滤波器 电路 电子 单片机 传感器 Keil LCD 电源模块 稳压电源 嵌入式 相关文章:
- 使用简化电路的高压放大器(11-21)
- 无需调谐的“砖墙式”低通音频滤波器(11-20)
- 对数放大器的技术指标(11-26)
- 一种增大放大器增益的方法(11-28)
- 对数放大器的典型应用 (11-26)
- AGC中频放大器的设计 (11-29)