ADS1110是一種精密、可連續自校準的串行A/D轉換器,帶有差分輸入和高達16位的分辨率,其串行接口為I2C總線。
ADSL1110特點
完整的數據采集系統和小型SOT23-6封裝;片內基準電壓:精度2.048 V+0.05%;片內可編程增益放大器PGA;片內振蕩器;16位分辨率;可編程的轉換速率15次/秒~240次/秒;I2C總線接口(8個有效地址);電源電壓2.7 V~5.5 V;低電流消耗240 μA。
ADS1110的引腳功能
ADS1110串行A/D轉換器采用6引腳貼片封裝,其引腳排列如圖1所示。VDD:電源端,通常接+5V;GND:模擬地和數字地;VIN+、VIN-:采樣模擬信號輸入端,其范圍為2.048 V~2.048 V;SCL:I2C總線時鐘線;SDA:I2C總線數據線。
ADS1110的內部結構
ADS1110是由帶有可調增益的△-∑型轉換器內核、2.048 V的電壓基準、時鐘振蕩器和I2C總線接口組成。其內部結構如圖2所示。
ADS1110的A/D轉換器內核是由差分開關電容△-∑調節器和數字濾波器組成。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。數字濾波器接收高速數據流并輸出代碼,該代碼是一個與輸入電壓成比例的數字,即A/D轉換后的數據。
ADS1110片內電壓基準是2.048 V。ADS1110只能采用內部電壓基準該基準,不能測量,也不用于外部電路。ADS1110片內集成時鐘振蕩器用于驅動△-∑調節器和數字濾波器。ADS1110的信號輸入端設有可編程增益放大器PGA,其輸入阻抗在差分輸入時的典型值為2.8 MΩ。
硬件設計
由于AT89C51單片機沒有I2C總線接口,可通過軟件模擬實現與I2C總線器件的連接。具體方法是將單片機的I/O接口連接至I2C的數據線SDA和時鐘線SCL。通過軟件控制時鐘和數據傳輸,系統靈活性強。 圖5所示是數據采集顯示系統,采集工業現場的4路模擬信號并輪詢顯示。采用4個ADS1110作為A/D轉換器,地址為ED0~ED3。具有I2C總線接口的EEPROM AT24C16作為存儲器。本系統有4位LED數碼顯示管和4個參數設定按鍵。采集數據經數字濾波、16進制→工程值轉換后,送至數碼管輪詢顯示。ADS1110和AT24C16的I2C接口連ADSl110數據線SDA至單片機的P1.0,時鐘線SCL連接單片機的P1.1,上拉電阻阻值選10 kΩ。
軟件設計
按照硬件電路,編寫A/D轉換子程序為ADS0,其中嵌套調用了START,為起始命令子程序,FSDZ1為向ADS1110發送單個字節命令的子程序,ADREAD是讀取輸出寄存器和配置寄存器的子程序,STOP是停止命令子程序。ADS0只對地址為ED0的ADS1110讀數,如果要讀取其他ADS1110,只需更改地址即可。系統中ADS1110的工作方式選用默認設置,即配置寄存器內容為#8CH,所以程序未向配置寄存器寫入數據。程序代碼如下:
總結
ADS1110是一款高性價比具有I2C總線接口的串行A/D轉換器。ADS1110已在單片機系統中應用,并用于現場。實踐證明,ADS1110和單片機組成的數據采集系統,占用I/O端口少、功耗低,適用無電源場合。但需注意的是,因I2C總線為串行擴展總線,數據采集時不能用于實時速度要求較高的場合。
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