Interface Design for AD7711 and TMS320F240

GUO Shaopeng, WU Lanjun, YAN Xianyong, LI Jianguo

(Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Science,
Bei jing 100080, China)

　　Key words: temperature measure; constant current source; DSP

1AD7711外圍接口電路
　　圖1是采用三線式連接方法，來(lái)消除溫度傳感器導(dǎo)線電阻影響的外圍電路圖。

　　REF+是AD7711進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的參考正基準(zhǔn)電源，REF+的安全電壓是VSS-～AVDD的任意電壓，在使用中應(yīng)注意REF+的接入電壓大于模擬輸入量和編程放大倍數(shù)的乘積，否則將出現(xiàn)全1的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
　　MODE(6)腳接地：表示控制串行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的脈沖SCLK(1)是輸入引腳，由外部MCU控制；MODE(6)接高電平則表示SCLK是輸出引腳，MCU應(yīng)根據(jù)SCLK的輸出脈沖讀寫(xiě)串行數(shù)據(jù)。
　　RTD1(9)，RTD2(10)是兩個(gè)初始相對(duì)誤差小于1%，溫漂跟隨精度3×10-6/℃的一致性非常好的一對(duì)200μA電流源。圖示溫度傳感器采用三線連接方式，三根線的長(zhǎng)度基本相同，電阻都是r，所以在IN+、IN-輸入端產(chǎn)生相同的共模電壓；經(jīng)差分輸入的電壓信號(hào)只剩下IC激勵(lì)Pt100所產(chǎn)生的電壓。這樣便消除了導(dǎo)線電阻，提高了測(cè)試精度。
　　TFS=0：表示MCU向AD7711輸出數(shù)據(jù)允許(寫(xiě)允許)，RFS=0表示讀允許，但是讀/寫(xiě)不可同時(shí)有效。A0=0：表示對(duì)控制寄存器的讀寫(xiě)；A0=1：表示對(duì)數(shù)據(jù)寄存器或標(biāo)定寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)；由控制寄存器高三位的值來(lái)選擇數(shù)據(jù)寄存器或標(biāo)定寄存器。MCU通過(guò)SCLK(1)／A0(4)／TFS(19)／RFS(20)／DRDY(21)／SDATA(22)六個(gè)管腳來(lái)完成對(duì)它的操作，圖1用MCU(TMS320F240)的六個(gè)IO口與AD7711相連接。對(duì)器件進(jìn)行讀操作時(shí)DRDY和SDATA是輸出管腳，其余是輸入管腳；寫(xiě)操作時(shí)SDATA是輸入管腳，DRDY仍是輸出，但是對(duì)寫(xiě)操作無(wú)影響。

　　在完成AD7711正確的線路連接后，需對(duì)其控制寄存器進(jìn)行正確的配置才能工作。AD7711控制寄存器是一3字節(jié)RAM（即24位），如表1。

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　　(0＼0＼0)器件進(jìn)入正常A／D轉(zhuǎn)換模式，轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存在數(shù)據(jù)寄存器中。(0＼0＼1)對(duì)器件自身進(jìn)行0輸入校準(zhǔn)和滿量程自身校準(zhǔn)。(0＼1＼0)、(0＼1＼1)把(0＼0＼1)的0輸入校準(zhǔn)和滿量程校準(zhǔn)分兩步實(shí)現(xiàn)。(1＼0＼0)系統(tǒng)漂移校準(zhǔn)。(1＼0＼1)連續(xù)后臺(tái)自動(dòng)校準(zhǔn)。(1＼1＼0)、(1＼1＼1)分別對(duì)AD7711的0標(biāo)定寄存器和滿量程標(biāo)定寄存器進(jìn)行選擇。
　　G2＼G1＼G0：設(shè)置可編程放大器的放大倍數(shù)。A=2g，g是(G2/G1/G0)二進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制數(shù)。
　　CH：選擇輸入通道（0：表示選擇差分通道(IN+＼IN-)；1：表示選擇IN2(17)輸入通道）。
　　PD：功率控制。0：正常運(yùn)行；1：低功耗。
　　WL：AD轉(zhuǎn)換結(jié)果位數(shù)設(shè)置。0：16位轉(zhuǎn)換結(jié)果；1：24位轉(zhuǎn)換結(jié)果。
　　RO：供給傳感器的激勵(lì)電流。0：關(guān)斷200μA激勵(lì)電流；1：開(kāi)通200μA激勵(lì)電流。值得注意的是，在測(cè)量鉑電阻兩端電壓時(shí)，需要分別選擇通道1、2(CH=0、1)，并使RO=1；否則并沒(méi)有電流輸出。
　　BO：判斷傳感器燒斷的4.5μA供給電流。0：關(guān)斷；1：開(kāi)通。當(dāng)鉑電阻傳感器意外處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)打開(kāi)BO電流，AD轉(zhuǎn)換結(jié)果全1，判斷傳感器處于斷路的故障狀態(tài)。正常工作時(shí)BO=0關(guān)斷電流。
　　B／U：AD轉(zhuǎn)換極性選擇。0：雙極性；1：?jiǎn)螛O性。
　　FS11～FS0：濾波頻率設(shè)置。片內(nèi)低通濾波器頻率設(shè)置公式：
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　　fclk是外接晶振的頻率，一般為10MHz；code是FS11～FS0二進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制的值。計(jì)算出的頻率(frequency)是AD7711轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)刷新的頻率，約為截止頻率的3.8倍。
2.1控制寄存器的讀寫(xiě)
　　對(duì)控制寄存器寫(xiě)：寫(xiě)控制寄存器的時(shí)序如圖2所示。A0(4)=0選中控制寄存器，TFS(19)=0／RFS(20)=1表示寫(xiě)允許，使能SCLK。在SCLK脈沖的上升沿，把SDATA(22)的數(shù)據(jù)送入控制寄存器，所以SDATA上的送入數(shù)據(jù)應(yīng)比SCLK的上升沿信號(hào)先有效。每個(gè)SCLK送入一位，高位在前低位在后，必須一次送入24位，如果少于24位，該次寫(xiě)命令無(wú)效，如果多于24位多于部分被忽略。

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