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，來消除溫度傳感器導線電阻影響的外圍電路圖。

　　REF+是AD7711進行AD轉換的參考正基準電源，REF+的安全電壓是VSS-～AVDD的任意電壓，在使用中應注意REF+的接入電壓大于模擬輸入量和編程放大倍數的乘積，否則將出現全1的轉換結果。
　　MODE(6)腳接地：表示控制串行數據讀寫的脈沖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應根據SCLK的輸出脈沖讀寫串行數據。
　　RTD1(9)，RTD2(10)是兩個初始相對誤差小于1%，溫漂跟隨精度3×10-6/℃的一致性非常好的一對200μA電流源。圖示溫度傳感器采用三線連接方式，三根線的長度基本相同，電阻都是r，所以在IN+、IN-輸入端產生相同的共模電壓；經差分輸入的電壓信號只剩下IC激勵Pt100所產生的電壓。這樣便消除了導線電阻，提高了測試精度。
　　TFS=0：表示MCU向AD7711輸出數據允許(寫允許)，RFS=0表示讀允許，但是讀/寫不可同時有效。A0=0：表示對控制寄存器的讀寫；A0=1：表示對數據寄存器或標定寄存器進行讀寫；由控制寄存器高三位的值來選擇數據寄存器或標定寄存器。MCU通過SCLK(1)／A0(4)／TFS(19)／RFS(20)／DRDY(21)／SDATA(22)六個管腳來完成對它的操作，圖1用MCU(TMS320F240)的六個IO口與AD7711相連接。對器件進行讀操作時DRDY和SDATA是輸出管腳，其余是輸入管腳；寫操作時SDATA是輸入管腳，DRDY仍是輸出，但是對寫操作無影響。

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

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　　(0＼0＼0)器件進入正常A／D轉換模式，轉換的結果保存在數據寄存器中。(0＼0＼1)對器件自身進行0輸入校準和滿量程自身校準。(0＼1＼0)、(0＼1＼1)把(0＼0＼1)的0輸入校準和滿量程校準分兩步實現。(1＼0＼0)系統漂移校準。(1＼0＼1)連續后臺自動校準。(1＼1＼0)、(1＼1＼1)分別對AD7711的0標定寄存器和滿量程標定寄存器進行選擇。
　　G2＼G1＼G0：設置可編程放大器的放大倍數。A=2g，g是(G2/G1/G0)二進制轉為十進制數。
　　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：正常運行；1：低功耗。
　　WL：AD轉換結果位數設置。0：16位轉換結果；1：24位轉換結果。
　　RO：供給傳感器的激勵電流。0：關斷200μA激勵電流；1：開通200μA激勵電流。值得注意的是，在測量鉑電阻兩端電壓時，需要分別選擇通道1、2(CH=0、1)，并使RO=1；否則并沒有電流輸出。
　　BO：判斷傳感器燒斷的4.5μA供給電流。0：關斷；1：開通。當鉑電阻傳感器意外處于斷開狀態時，通過打開BO電流，AD轉換結果全1，判斷傳感器處于斷路的故障狀態。正常工作時BO=0關斷電流。
　　B／U：AD轉換極性選擇。0：雙極性；1：單極性。
　　FS11～FS0：濾波頻率設置。片內低通濾波器頻率設置公式：
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　　fclk是外接晶振的頻率，一般為10MHz；code是FS11～FS0二進制轉為十進制的值。計算出的頻率(frequency)是AD7711轉換數據刷新的頻率，約為截止頻率的3.8倍。
2.1控制寄存器的讀寫
　　對控制寄存器寫：寫控制寄存器的時序如圖2所示。A0(4)=0選中控制寄存器，TFS(19)=0／RFS(20)=1表示寫允許，使能SCLK。在SCLK脈沖的上升沿，把SDATA(22)的數據送入控制寄存器，所以SDATA上的送入數據應比SCLK的上升沿信號先有效。每個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，該次寫命令無效，如果多于24位多于部分被忽略。

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