本文摘要:介绍了ADS110016位AD转换器的工作原理和硬件接口设计方法,并给出了以它为基础设计的自动称重仪表的应用实例.
随着称重技术的不断发展,人们对称重仪表的测量精度和自动化称重程度提出了越来越高的要求.目前国外的许多公司已经推出精度很高的电子称重仪表.而精度的提高除了与测量传感器有关系外,A/D转换器件也是影响称重仪表精度的一个重要的方面.选择合适的、高精度的模数AD转换器件将大幅度提高称重仪表的性能和精度,减少占用硬件资源,提高使用的方便程度.TI公司刚刚出品的业界最小封装的模数转换器ADS1100就是一款比较理想的AD转换器件.它广泛应用于对分辨率、空间和功耗要求较高的场合,典型的应用包括称重仪表、工业过程控制、智能变送器及温度测量等.本文详细介绍了ADS1100A/D转换器的结构组成、工作原理以及接口方法,介绍了它在称重仪表上的应用
1　ADS1100AD转换器的特点、结构及引脚分布　
　ADS1100是一种高精度连续自校正的差分输入Δ-∑AD转换器,16位转换精度,SOT23-6小型封装,无需外接任何器件,最大程度的减VDD:电源SCL:串形时钟总线SDA:串行数据总线图2　引脚分布VIN+、IN-:输入电压信号+、V-少设计空间;单电源工作,供电电源2.7～5.5V,工作电压为基准电压,低噪声输入,每次转换后可自动断电,空闲周期低功耗运行;采样速度可编程为8、16、32、128SPS的转换速度;输入增益可编程设置,可选择1、2、4、8、倍的放大增益;I2CTM串行总线接口,无漏码传输;8种可选地址,内部系统时钟;可以允许较小的测量信号输入.应用范围包括智能称重仪表、过程控制、便携式仪器以及消费类电子产品等领域.它主要包括Δ-∑D转换器,A/时钟发生器,可编程放大器、2C接口等.
2　ADS1100的上电复位和操作模式
ADS1100在上电时自动执行复位操作,也可以响应主控器件(如单片机)发出的I2C总线的调用复位,执行内部复位.
ADS1100有两种操作模式,连续转换模式和单步转换模式.在连续模式下,AD转换连续进行,每一次转换结束,首先将结果存放在输出寄存器里,然后进行下一次转换.在单步模式下,首先对方式寄存器ST/BSY位置1后,ADS1100才开始转换,转换结束,结果存放在输出寄存器,并复位ST/BSY位.当由连续模式转换到单步模式时,ADS1100将完成当前正在进行的操作,并把ST/BSY位复位.
3　称重仪表内部寄存器和A/D转换计算方法
ADS1100有两个通过I2C总线访问的寄存器,输出寄存器和方式寄存器,16位输出寄存器存放AD转换的结果,上电或复位后,寄存器清零.8位方式寄存器用来实现ADS1100操作模式、数据传输率、可编程增益的控制,缺省设置位8CH
方式寄存器
ST/BSY位:在单步转换模式下,对该位写1,转换开始,在转换过程中,向该位写1属无效操作.在单步模式下读操作时,该位指示AD转换状态,ST/BSY=1,表示正在进行转换;ST/BSY=0表示转换结束,此时上次A/D转换的结果保存在输出寄存器里.在连续转换模式下,对该位的写操作被忽略,而该位的读出值始终是1.第5、6位为保护:始终为零.
SC位:操作模式选择位,SC=1,单步转换模式;SC=0连续转换模式,缺省值为0.
DR1,DR0位:控制AD转换速度.可选择8、16、、32128SPS的转换速度.
PGA1,PGA0:这两位决定ADS1100的增益.可选择1、2、4、8倍的放大增益.
A/D转换的输出值与输入电压、参考电压和转换速度有关系:
A/D转换值=-1 MinCode PGA VIN+-VIN-VDD其中:PGA:为可编程增益系数VIN+-VIN-:输入电压差VDD:参考电压MinCode:最小转换码MinCode的值与转换速度有关系。
4 称重仪表的ADS1100和单片机的硬件接口及其读写操作
由于ADS1100采用通用I2C总线接口,所以可以直接和带有I2C总线接口的单片机相连,也可直接和不带I2C接口的单片机相连接,应用十分方便.基本接口电路参见图3示.ADS1100输入双极型信号,但是注意不能直接转换负电压信号.串行数据总线SDA和串行时钟总线SCL必须接上拉电阻,电阻值的大小选择应考虑功耗、总线操作速度和总线容抗问题.
通过称重仪表I2C总线接口,单片机可以方便的实现对ADS1100AD转换器的读与操作.首先在SCL为高电平时,SDA出现一个下降沿启动I2C线,然后发送的第一个字节就是ADS1100的地址,其中第(8位为读写方向位“1”表示接受ADS1100的数据“0”,表示发送数据给ADS1100),ADS1100接收到字节信号后要返回一个应答信号,建立主从握手后,若是进行读操作,ADS110依次发送输出寄存器高位字节、低位字节和方式寄存器字节数据,单片机每收到一个字节后都要返回一个应答信号,也可只读一个字节,若多于三个字节,后面收到的将是FFH.若是进行写操作,单片机将发送方式寄存器的修改字节值,由于只有一个方式寄存器,所以在进行写操作时ADS1100只响应第一个字节,多发无效.当SCL为高电平时,SAD出现一个上升沿则停止使用I2C总线.所以在进行读操作时,单片机可以读取16位数据寄存器的结果和8位方式寄存器的内容.写操作时可以修改方式寄存器的组态位.
5　ADS1100在称重仪表中的应用
用ADS100作为高精度A/D转换的芯片,开发出用于汽车氟里昂定量加注回收的高精度零点自校正称重控制仪表.该称重仪主要包括传感器,输入放大电路、D转换电路、A/89C51单片机、显示、键盘接口电路、通讯接口电路、输出控制和报警电路等.传感器采用济南金钟LPS-III剪切式传感器(量程50KG),输入放大电路采用高精度、低温漂运算放大器ICL7650,采用自带中文字库的液晶显示模块,6键盘输入,两路输出控制,一路报警输出,RS232通讯接口.如图5所示.该称重控制仪可以完成氟里昂的定量快速加注、回收等功能,应用实践接口,如图5所示.该称重控制仪可以完成氟里昂的定量快速加注、回收等功能,应用实践表明,以ADS1100为A/D转换组成的称重控制仪表具有电路简单可靠、精度高、体积小、成本低、使用灵活方便等特点,可广泛应用于各类高精度称重仪表和其它智能仪表中.

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除

深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业，所生产的JY500系列称重显示控制器（包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等）高速高精度，使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验，在业内有良好的口碑，且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题，客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣，欢迎咨询。