AD7799在电子称重系统中的应用

　　0　引言

　　电子称重系统设计最佳的ADC体系结构是∑-△ADC,该体系结构在低更新速率时具有低噪声和高线性度,噪声整形和数字滤波功能集成在片内。集成高频率调制器整形量化噪声以便把噪声移到调制器频率的一半处,数字滤波器只通过低频信号。AD7799是一种基于∑-△转换技术24位A/D转换芯片,适合用于压力测量和重量仪表。

　　1　AD7799在电子称重系统中的应用

　　1.1　AD7799介绍

　　AD7799内部由多路模拟开关(MUX)、可编程增益放大器(PGA),∑-△调制器、数字滤波器、基准电压输人、时钟电路及串行接口组成。

　　1.2　硬件设计

　　电子称重系统电路结构如图1所示。主要由3部分组成:传感器、AD7799和单片机AT89C51。传感器采用荷重传感器,灵敏度2 mV/V,工作电压5 V,满刻度输出10 mV.AD7799三路模拟输入,基准+5 V.单片机采用AT89C51, P2. 0、P2. 1、P2.2和P2.3口分别接AD7799的SCLK、CS、DIN和DOUT.

　　在图1所示电路中,要特别注意AD7799的基准源,并没有采用专门的基准芯片,而是直接使用传感器的供桥电源,这样A/D转换的结果会随着供桥电源的变化而浮动变化。假如使用基准芯片为AD7799提供基准,基准变化会比较小,但是供桥电源的变化会比较大,就会导致A/D转换的结果不准。

　　在硬件设计中,印刷电路板(PCB)布线对于使用高精度∑-△ADC以达到最佳噪声性能也非常关键,最重要的是接地和电源去耦。在该设计中,AD7799的GND引脚和REFIN(-)均与模拟地相接,AD7799位于这2个接地面之间的上方,使用2组电源供电,一路数字电源DVDD,一路模拟电源AVDD,并且使用0.1μF的电容器对AVDD和DVDD电源去耦,这2个电容器都应放在尽可能靠近AD7799的地方。另外,传感器跟AD7799的接口信号均是差分信号,布线中差分信号线要短且一定要对称,这也是影响数据精度和稳定的重要因素。

　　1.3　软件设计

　　软件设计流程图如图2所示。设计中注意以下几点:

　　(1)单片机端口初始化。主要是对P2. 0、P2. 1、P2. 2和P2. 3口输入输出的初始化。

　　(2)AD7799的复位。每次初始化前要对AD7799进行复位,如果保持DIN为高电平,进行32个串行时钟的写操作,AD7799将复位。

　　(3)AD7799初始化。主要是对配置寄存器、模式寄存器进行初始化,所有的通信都是通过写通信寄存器开始的。内部零校准、内部满量程校准和转换模式设置都在对AD7799初始化中完成。特别注意放大倍数和更新速率的设置,放大倍数越大,AD稳定的位数就会越少,所以放大多少倍要根据基准、传感器输出信号等来确定,在满足条件下,放大倍数尽量小。更新速率方面就是注意数据更新的速度和噪声的抑制。初始化流程图如图3所示。