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引言 ADS1110是精密的連續自校準A／D轉換器，帶有差分輸入和高達16位的分辨率。片內可編程的增益放大器PGA提供高達8倍的增益，并且允許以高分辨率對較小的信號進行測量。 1 ADS1110芯片結構及工作原理 1.1ADS1110芯片結構 ADS1110 由△-∑A／D轉換器、可程控增益放大、2.048 V的電壓基準、時鐘振蕩器和I2C總線接口組成，其結構如圖1所示。 
1.2ADS1110工作原理 ADS1110模數轉換器是由1個差分開關電容△-∑調節器和1個數字濾波器組成。調節器測量正模擬輸入和負模擬輸入的壓差，并將其與基準電壓相比較，數字濾波器從調節器接收高速位流，并輸出一個代碼。該代碼是一個與輸入電壓成比例的數字，這個數字被限定在一定范圍內，范圍取決于代表輸出碼所需要的位數。在ADS1110中，基準電壓為 2.048 V，該基準通常用作A／D轉換器的電壓基準，不允許接外部基準。ADS1110只能采用內部電壓基準，而且該基準不能直接測得，也不能被外部電路使用。 2 ADS1110在稱重測量中的應用 數字電子稱是日常生活中廣泛使用的一種稱量工具，市場上使用的各式小量程電子稱存在一定的局限性，這些電子稱體積大、成本高、計量誤差大。本文提出的電子稱選用低功耗、超低價控制芯片STC89C51RC和16位△-∑A／D轉換器ADS1110，設計一種體積小、低成本、計量精度高、工作可靠的小量程電子稱。 ADS1110與STC89C51RC單片機組成的稱重系統的硬件原理如圖2 所示。
設計中選用單點式荷重傳感器LC8020，其精度為0.03％，靈敏度 (2.0±0.2)mV／V，額定量程5 kg，供橋電壓5 V。當稱重傳感器滿負載5 kg時，傳感器輸出電壓變化(10±1)mV，此時要求加入ADS1110的電壓為1 024mV。設計配置8位ADS1110寄存器如表1所列。
ST／DRTY位的含意取決于它是被寫入還是被讀出。在單周期轉換方式中，寫1到 ST／DRTY位則轉換開始，寫入0無影響；在連續方式中，ADS1110忽略寫入ST／DRTY的值。在進行讀操作時，ST／DRTY雨表明輸出寄存器中的數據是否為新數據。如果ST／DRTY為0，則剛從輸出寄存器中讀出的數據是新數據；如果ST／DRTY為1，則剛從輸出寄存器讀出的數據以前已經被讀取過。保留位位6和位5置為0。SC位控制ADS1110是以連續轉換方式工作還是以單周期轉換方式工作，置SC為1時，ADS1110以單周期轉換方式工作。DR的位3和位2控制ADS1110的數據速率，置DR的位3和位2為1表示ADS1110的數據采樣率為15 sps。PGA的位1和0控制ADS1110的增益，置PGA位1和0為1、0表示ADS1110的PGA增益為4。 3 軟件設計 按照硬件電路，采用匯編語言編程，在KeilA51 V8.50環境下調試通過，并成功應用在單片機稱重系統中。軟件按功能模塊，主要由LCD顯示控制、ADS1110模數轉化、超負荷報警檢測、采集數據處理、鍵盤中斷等子程序構成。此處側重介紹ADS1110模數轉換程序。程序代碼如下：
4 實驗結果 根據上述設計方案制作了實驗電路，各電路模塊所需的電源由電源模塊提供。電源模塊以7805為核心，為電路提供5 V穩壓電源。 測試條件：稱重傳感器型號LC8020，額定載荷5 kg，傳感器信號線長0.2 m，測試載物臺面尺寸Ø 100 mm，測試環境溫度27.8℃。測試結果如表2所列。
結語 將ADS1110應用于小量程電子稱，能充分發揮其性能特點，降低硬件成本。實驗證明，該電子稱在日常條件下工作可靠，具有精度高、體積小、讀數直觀等優點。經驗證實現秤重測量范圍0～5 kg，最小分辨1 g。可以很好地適應日常生活需要，在民用市場上有著良好的應用前景。 作者：秦偉（陜西理工學院，電信工程系，漢中 723000） 來源：《單片機與嵌入式系統應用》2010年01期 |
