16位AD转换器AD7701及接口技术.docVIP

AD7701是美国Analog（模拟—数字器件）公司生产的单片16位A/D转换电路，仅为0.0015%的线性误差，采用LC2工艺技术制造，内置自校准电路，串行输出接口，可方便地与单片机配接。同时具有功耗低，精度高，抗干扰能力强等特点，适合于在要求精度较高的仪器仪表、秤重计量、参数检测、数据采集和其它测量设备。 ????主要功能特性?????单片16位A/D转换电路。?????最大非线性误差0.0015%。?????内置自校准电路。?????可编程低通滤波器（转折频率0。1Hz—10Hz）。?????0—+2.5V或±2.5V模拟输入电压范围。?????4kSPS输出速率。?????方便的同步/异步串行接口可直接与微处理器的UART（通用异步接收/发送器）或串行口相接。?????超低功耗，掉电模式下功耗仅为10mW。????从它的内部框图可以看出，它由校准静SRAM、校准微控制器、模拟调制器、6极点高斯低通滤波器、时钟源和串行接口逻辑电路组成。下面我们对它的引脚功能作进一步说明。 ????[1].?Mode(pin1)，串行接口工作方式选择端。接+5V电源电压，工作于同步内部时钟通信方式。接数字地，工作于同步外时钟工作方式。接-5V电源电压，工作于异步通信方式。????[2].?CLKIN、CLKOUT(pin2，3)，使用内部主时钟时，此引脚接晶体。使用外时钟时则由CLKIN端引入时钟信号。 ????[3].?DGND(pin5)，数字地。????[4].?AGND(pin8)，模拟地。????[5].?AIN(pin9)，模拟电压输入端。????[6].?Vref(pin10)，参考电压输入端。????[7].?AVDD(pin14)，模拟高电源端。????[8].?DVDD(pin15)，数字高电源端。????[9].?AVSS(pin15)，模拟负电源端。 ????[10].?SC1、SC2、CAL(pin4，17，13)，系统校准及校准选择端。????[11].?BP/UP(pin12)，单双极性选择端，接高电平为双极性输入。接低电平为单极性输入。????[12].?Sleep(pin11)，睡眠方式选择端，接低电平处于睡眠方式。此时功耗仅为10mW。????[13].?SDATA(pin20)，串行数据输出端。????[14].?SCLK(pin19)，串行时钟端，在同步外时钟或异步通信时为时钟输入端。在同步内时钟工作方式时为时钟输出端。????[15].?DRDY(pin18)，数据准备端，数据寄存器数据准备好时为低电平，而数据传送完毕后为高电平。????[16].?CS(pin16)，片选端。????与AT89C51的接口电路????AT89C51是ATMEL公司生产的兼容MCS-51结构系统的FLASH型单片机，硬件和指令完全兼容C51系列单片机。我们回顾一下MCS-51的串行通信口结构，MCS-51单片机的串行口有4种通信方式，即方式0、1、2、3，为了与AD7701串行通信相适应，我们选择工作方式0，工作方式0的数据结构如图4所示。 ????AT89C51的串行通信口在方式0下作为同步移位寄存器使用，RXD（P3.0）为移位数据的输入输出口，而由TXD（P3.1）端作为移位时钟脉冲控制端，移位数据的发送和接收以8位为一帧，低位在前，高位在后。AT89C51与AD7701的接口电路如图4所示。 ????AD7701与一般的A/D转换器（如AD574和MC14433）有所不同，它并不需要单片机给它启动触发信号，只要一上电复位便开始以fCLKIN/256的频率对输入电压进行采样，并以4kHz的速率更新16位数据输出寄存器的内容，以便让单片机从串行口读取。 ????单片机对AD7701的输出数据的读取有一定的要求，当单片机给AD7701的CS端第一个下降沿时，AD7701开始发送第一帧A/D转换数据（高8位DB8—DB15），低位在前，当给CS端第二个下降沿时，AD7701输出第二帧8位数据（低8位DB0—DB7），AD7701的外时钟可由单片机的ALE脉冲经分频后提供。????AD7701的参考电压由一片精密的稳压电路MC1403提供，MC1403可以提供2.5V±25mV的稳压精度。AT89C51的RXD串行数据接收端接AD7701的SDATA数据输出，A/D转换数据即从这个端口读取。P3.3接到AD7701的片选端CS，P3.4接数据准备端DRDY，ALE脉冲经CD4040分频后提供给AD7701作外时钟源。AD7701的主时钟由一4MHz的晶体提供。AT89C51通过扫描查询DRDY状态，当AD7