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ADS7844在低功耗数据采集系统中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:详细介绍了12位串行模数转换器ADS7844的结构及工作原理,给出了一个实用的低功耗数据采集系统的设计方案,同时给出了相关的硬件电路和软件程序。
  关键词:串行模数转换器;数据采集系统;低功耗;ADS7844
  
  在野外以及一些没有市电或者不适宜使用市电的应用场合,自动化仪表通常要采用电池供电,这就要求仪表中的电子元器件的功耗要低,A/D转换器作为自动化仪表的重要组成部份更不例外。笔者采用ADS7844和PIC16C64构成的数据采集系统便具有功耗极低、结构简单等优点,完全可以适应电池供电系统的要求。
  
  1ADS7844的结构及工作原理
  
  ADS7844是Burr-Brown公司推出的一种高性能、宽电压、低功耗的12-bit串行模数转换器。它有8个模拟输入端,可用软件编程为8通道单端输入A/D转换器或4通道差分输入A/D转换器,其转换率高达200kHz,而线性误差和差分误差最大仅为±1LSB。ADS7844在电源电压为2.7V~5V之间均能正常工作,最大工作电流为1mA,进入低功耗状态后的耗电仅3μA。ADS7844通过6线串行接口与CPU进行通信,而且接口简单方便。
  
  1.1ADS7844的引脚功能
  
  ADS7844的引脚排列如图1所示。它有20个引脚,各引脚的功能如下:
  
  CH0~CH7:模拟输入端,当器件被设置为单端输入时,这些引脚可分别与信号地COM构成8通道单端输入A/D转换器;当器件被设置为差分输入时,利用CH0~CH1、CH2~CH3、CH4~CH5和CH6~CH7可构成4通道差分输入A/D转换器
  
  COM:信号地
  
  VREF:参考电压输入端,最大值为电源电压
  
  CS:片选端,低电平有效,该脚为高电平时,其它数字接口线呈三态
  
  DCLK:外部时钟输入端,在时钟作用下,CPU将控制字写入ADS7844,并将转换结果从中读出
  
  DIN:串行数据输入端,在片选有效时,控制字在DCLK上升沿被逐位锁入ADS7844
  
  DOUT:串行数据输出端,在片选有效时,转换结果在DCLK的下降沿开始被逐位从ADS7844移出
  
  BUSY:“忙”信号输出端,在接收到控制字的第一位数据后变低,只有在转换结束且片选有效时,该脚才输出一个高脉冲
  
  SHDN:电源关闭端,低电平有效。当SHDN为低电平时,ADS7844进入低功耗状态
  
  VCC,GND:分别为电源端和数字地。
  
  1.2ADS7844的控制字及转换时序
  
  ADS7844的控制字如表1所列。
  
  表1ADS7844的控制字含义
  
  Bit7(MSB)Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0(LSB)SA2A1A0-SGL/DIFPD1PD0
  ADS7844的控制字共有8位,其中S是起始位控制字的起始位总为“1”。A2~A0是通道选择位,在单端输入时分别对应8个通道,而对于差分输入,000~011分别对应CH0~CH1、CH2~CH3、CH4~CH5、CH6~CH7,而100~111则分别对应CH0~CH1、CH1~CH0、CH3~CH2、CH5~CH4、CH7~CH6。Bit3没有定义。SGL/DIF是模式控制位,该位为“1”时是单端输入模式,为“0”时是差分输入模式。PD1和PD0是电源关闭模式控制位,若为“00”,则表示ADS7844在不进行数据转换时自动进入电源关闭模式,若为“11”,芯片则始终处于电源开启模式。
  
  ADS7844有多种转换时序,其基本转换时序如图2所示。从图中可见,一个转换周期需要24个时钟周期,其中8个用于输入控制字,16个用于读取转换结果。控制字的所有位在时钟上升沿被锁入芯片,转换结果在时钟的下降沿被逐位移出。所有移入和移出的数据都是高位在前、低位在后。需要说明的是,ADS7844是12位A/D转换器,其转换结果只有12位,故在移出12位结果后,还需送入4个时钟来完成整个转换过程,这4个多余的时钟移出的数据为“0”,使用时不应作为转换结果处理。
  
  2低功耗数据采集系统的硬件电路
  
  要设计一个低功耗数据采集系统,只有A/D转换器是低功

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