基于AD7705的RTD温度测量C51程序设计

Metrological Technology

基于ＡＤ７７０５的ＲＴＤ温度测量Ｃ５１程序设计

Design of C51 Program for RTD Temperature Measurement Based on AD7705

万宇杰

（江汉大学机电与建筑工程学院，　武汉市　４３００５６）

Wan Yujie

(School of Electromechanical & Architectural Engineering of Jianghan University, Wuhan 430056)【摘　　要】本文介绍了基于ＡＤ７７０５的ＲＴＤ温度测量系统的工作原理和性能特点，该系统利用高性能的

模数转换器ＡＤ７７０５的两通道的特性，与ＲＴＤ　相结合，使整个测量系统具有较高精度、低成本、接口简单的特点，还主要介绍了以ＡＴ８９Ｃ５２单片机为主机的测量Ｃ５１程序设计方法。该接口方法已成功应用于量热仪中。

【关键词】温度测量　　Ａ／Ｄ转换器　　可编程放大器　　Ｃ５１语言

Abstract: The paper introduces the principle and characteristics of RTD accurate temperature measurementbased on AD7705. The system possesses high accuracy, low cost, simple interface by integrating RTD withan A/D convertor AD7705 which has the feature of both input ports. Also the design method of C51 measuringprogram introduced based on MCU AT89C52. This interface is used on apparatus of measuring quantity ofheat successfully.

Key words: Temperature Measurement A/D Convertor Programmable Amplifier C51 Language

引言

在温度测量系统中，温度传感器、模数转换器和放大器都是非常重要的器件，由于热电阻ＲＴＤ具有线性度高、稳定、可重复性利用的特点，因此ＲＴＤ得到较好的应用，同时由于ＲＴＤ有自加热的特点，会给测量系统带来误差，而且由于ＲＴＤ随温度变化的阻值变化很小，选择Ａ／Ｄ转换器至关重要，传统的方法是将阻值的变化转化电平的变化，然后通过放大器放大送给Ａ／Ｄ转换器，最后送于单片机采集数据，本文主要是直接应用ＲＴＤ有线性度高的优点结合ＡＤ７７０５的可编程放大的特点直接将ＡＤ７７０５放大后，将测量的温度信号送于单片机采集。这一方法特别适合于需要进行两路温度测量的场合，发热量测定仪正是需要同时测量内桶和外桶的温度的仪器，该方法在发热量测定仪得到很好的应用。１　　温度测量设计

１．１　温度测量单元

温度测量主要由精密稳压电路、电桥采样电路、Ａ／Ｄ转换器电路及单片机组成（图１）。电路中的供桥电源的精度会直接影响采样信号的精度，为此我们采用单独的一片ＭＡＸ８７３构成精密稳压电路作为供桥基准电源和Ａ／Ｄ转换器的参考电源，为了提高精度，桥臂电阻是经过严格筛选的温漂系数很小

（０．０１％）阻值相同的精密金属膜电阻。ＲＴＤ接入电桥采用三线制可进一步减小导线对测量结果的影响。Ａ／Ｄ转换器是采用ＡＤ公司推出的由缓冲器和增益可编程放大器（ＰＧＡ）、Σ－Δ调节器、可编程数字滤波器等组成的１６位ＡＤ７７０５能直接将传感器检测到的微小信号进行Ａ／Ｄ转换，其具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点，ＡＤ７７０５以其本身的低价格、高精度、可编程增益、自校准、小信号的转换不需附加另外的器件而使得其在数据检测领域具有很大的应用前景。其在温度测量应用也是显而易见的。本文介绍应用ＡＤ７７０５设计的电子信号处理线路，其性能指标达到预期的效果，适合于一定温度范围测量中ＭＣＵ信号处理的需要。

１．２　ＡＤ７７０５芯片主要性能简介及系统访问ＡＤ７７０５芯片数据方式阐述

本温度测量系统中所确定的ＡＤ７７０５芯片主要参数具体设计为主时钟取：ＦＣＬＫ　＝２．４５７６ＭＨｚ，满足了低速高精度的要求。ＡＤ７７０５的串行数据接口包括５个：片选输入口，串行施密特逻辑输入时钟口ＳＣＬＫ，数据输入口ＤＩＮ，转换数据输出口ＤＯＵＴ，指示数据准备就绪的状态信号输出口。其中ＤＲＤＹ输入口为低电平时，转换数据可读取；否则不可读

计量技术

取。设计中由ＡＴ８９Ｃ５２选中实现；ＳＣＬＫ有两种基本的接线方式：第一种方法是ＳＣＬＫ接ＡＴ８９Ｃ５２的Ｐ２口中未用的管脚（比如接Ｐ２．２），数据输入、输出端ＤＩＮ、ＤＯＵＴ一同接Ｐ２口中未用的另一管脚（比如接Ｐ２．３）。在该种连接方式下，只能用手工编程模拟ＡＤ７７０５的通信时序以实现对ＡＤ７７０５的操作。第二种方法是ＳＣＬＫ接ＡＴ８９Ｃ５２的同步脉冲输出端ＴＸＤ，ＡＤ７７０５的数据输入、输出端ＤＩＮ、ＤＯＵＴ一同接ＡＴ８９Ｃ５２的串行数据输入、输出端ＲＸＤ。在该种连接方式下，对ＡＤ７７０５的数据的读取可按５１系列单片机串行口的工作方式０完成，本设计是按第二种方法中介绍的方式接线。ＤＲＤＹ输出口可接ＡＴ８９Ｃ５１的外部中断０（Ｐ３．２），通过中断查询方式实现对ＡＤ７７０５中寄存器数据的读取。

器开始，通过写通信寄存器完成通道的选择和设置下一次操作的寄存器的选择。至于编程和调试，使用Ｋｅｉｌ　Ｃ５１语言，这已是潮流所趋。我们这个系统的工作方式类似于两个任务并发执行，系统对每个通道并发数据供处理分析，用汇编来写程序是力不从心的。而对于ＡＤ７７０５的编程，一个好的调试工具是必须的，本文采用的是广州致远电子有限公司ＴＫＳ系列仿真器仿真。２．４　主要测量程序清单

ｕｃｈａｒ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ　（ｕｃｈａｒ　ｔｅｍｐ）

／＊八位高低位变换＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊／

　　｛　　　　　ｕｃｈａｒ　ａ，ｂ，ｃ，ｉ；　　　　　ｃ＝０；ａ＝ｔｅｍｐ；ｂ＝１；　　　ｂ＝ｂ＆ａ；ｃ＝ｂ｜ｃ；

　　　　　　　ｆｏｒ　（ｉ＝１；ｉ＜８；ｉ＋＋）　　　　　　　　　｛ｃ＝ｃ＜＜１；　　　　　　　　　ａ＝ａ＞＞１；　　　　　　　　　ｂ＝１；　　　　　　　　　ｂ＝ｂ＆ａ；　　　　　　　　　ｃ＝ｂ｜ｃ；　　　　　　　　　｝　ｒｅｔｕｒｎ　（ｃ）；　　｝

ｖｏｉｄ　ｄｅｌａｙ１　（ｕｉｎｔ　ｍｓ）

／＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊延时子程序＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊／

｛　　ｕｉｎｔ　ｉ，ｊ；

　　ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜ｍｓ；ｉ＋＋）　　ｆｏｒ（ｊ＝０；ｊ＜１０００；ｊ＋＋）；｝

ｉｎｔ　ＲＥＡＤ＿ＡＤ（ｕｃｈａｒ　ｃｏｍｄ）

／＊ＲＥＡＤ　ＡＤ７７０５　读数据寄存器，　ｃｏｍｄ为通讯寄存器命令＊／

图１　　ＡＤ７７０５通过ＲＴＤ用于温度测量的电路

２　　基于Ｋｅｉｌ　Ｃ　语言的软件设计

２．１　ＡＤ７７０５与５１系列单片机的数据交换顺序

在串行工作读写操作模式下，５１系列单片机的数据要求ＬＳＢ在前，而ＡＤ７７０５希望ＭＳＢ在前，所以对ＡＤ７７０５寄存器进行配置之前必须将命令字重新排列方可正确写入，同样要将从ＡＤ７７０５数据寄存器中读取到缓冲器后的数据进行重新排列方可使用。２．２　ＡＴ８９Ｃ５２的初始化

硬件设计中如果用到中断，则需对单片机的中断系统进行初始化；软件设计中用到串口，则需对单片机的串口进行初始化。

２．３　ＡＤ７７０５的初始化配置和对ＡＤ７７０５寄存器进行操作的方法

ＡＤ７７０５的配置与设计的硬件紧密相关，只 …… 此处隐藏：3108字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……