AD7705在电子秤中的应用
基于AD7705电子计价秤的设计
・
２ ・ ９
采用 ｃ语 言编程 ， 片机 主要实 现数据处 单 理 、Ｅ Ｌ Ｄ驱动、 盘控制等模块， 键 各单元电路 在 本文 中都有 详 细介绍 。
ＡＴ８ Ｃ Ｓ ９ ２
（） ａ ２个 全 差 分模 拟 输 入 通 道 ，６位 无 ｌ 丢失代 码 ，．０ ００ ３％ 非 线 性 。 （ ） 编 程 增 ｂ可
依 赖 于引进 技术 、 结合 中国情况有 所发 展 ， 并
２ 系统方案 的设计
２ １ 设计 的基本 思路 ．
按照设计的基本要求 ， 系统可分为三大 模块 ， 数据采集模块 、 控制器模块、 人机交互 模块。其中数据采集模块完成对来 自称重传 感器的电压信号 的检测、 Ｄ转换。此 时的 Ａ 数字信号送给控制器处理 ， 由控制器完成被
这对电子秤的进一步普及和提高必将产生大
障的现象认真分析和判断， 然后根据故障 的
类别和大小采取相应 的解决措施。特别是探 测器高压出现故障报警 时， 不要被它 的表面
理， 然后再查找本身故障部位 ， 否则可能引起 仪器故障扩大 ， 造成不必要的损失。
现象所迷惑 ， 首先应检查和判断与其相关的
圈
图 １ 电子秤 系统的组成 结构 图
３ 单元 电路设计
３ ｉ 称重 传 感器 ．
按照系统 的要求 ， 称重范 围 ０— ｋ ， ３ｇ 重
量 误差 不大 于 ０Ｏ ２ ｇ考 虑 到秤 台 自重 、 ．０ ｋ ， 振 动和 冲击分量 ， 还要 避免 超重损 坏传感 器 ， 所
以传感器量程必须大于额定 称重 （ｋ ） ３ｇ 。其
备 中的关键 ， 所以中国的称量仪表行业的发 展具有很大潜力 ， 其发展速度大大加快 。
AD7705 及其应用
为此， 我们选用 AD7705 作为模数转换器。AD7705
１ 闸位荷重仪的基本原理
在 闸 位 荷 重 仪 中 ，最 基 本 的 测 量 参 数 包 括 开 度 和荷重。闸位编码传感器与闸门启闭机主轴相连， 把闸门的提升高度转换为数字编码后可直接送入微 处 理 器；而 测 量 荷 重 我 们 采 用 压 力 传 感 器 。起 吊 闸 门时，传感器受力，输出电压信号。此信号经 A/D 转换后，由微处理器读入、处理并显示输出，进行 报警控制。图 1所示为闸位荷重仪的原理框图。
在我们的系统中，由于89C51的串行口用于扩展 RS-485 接口。因此，采用另一种方法，即用 89C51的 并行口模拟串行口的时序，完成对 AD7705的操作， 详细的连接方法如图 1 所示。把 89C51 的 P1.7、P1.6、
P1.5、P1.4 分别与 AD7705 的 DIN、SCLK、DOUT、CS
程增益 （具有 1、 2、 4、 8、 16、 32、 64、 128 八种
的 24 位并行输入口完全可以满足不同位数的编码
放 大 倍 数 ）、可 编 程 输 出 数 据 更 新 率 及 自 校 准 和 系
器需要 ； 另一片 8255 用作键盘显示接口。
统 校 准 功 能；同 时 具 有 三 线 串 行 接 口 ，与 微 处 理 器
AD7705 是 AD 公司新推出的 16 位 Σ - Δ A/D 转换器。器件包括由缓冲器
图１ 闸位荷重仪的原理框图
和 增 益 可 编 程 放 大 器（ PGA ）组 成 的 前 端来自拟调节电路、Σ - Δ调制器、可编
综 合 考 虑 仪 器 的 功 能 、运 行 环 境 及 经 济 效 益 等
程数字滤波器等部件。能直接将传感器测量到的 2
电子秤电路设计
电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力(重量)转换成电信号的传感器。在电阻应变式称重传感器中通过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。电阻应变式称重传感器工作原理如下图所示。
图3-2 ：电阻应变式称重传感器工作原理图
如：本设计选用湖南宇航公司的SB-B型悬臂式称重传感器，额定量程5kg，灵敏度3mv／V，非线性误差0．03％ES，重复性误差0．02％ES，蠕变(30分钟)0．03％F．S，零点温度漂移0．03％F．S．／10℃，温度补偿范围-10～60℃。该系列传感器采用悬臂单剪切结构，过载能力强，受力后自动调心好，具有精度高、长期稳定性好、抗疲劳、抗偏载能力强的特点。
2.电阻应变计工作原理
以金属材料为转换元件的电阻应变计，其转换原理是基于金属电阻丝的电阻应变效应。所谓应变效应是指金属导体(电阻丝)的电阻值随变形(伸长或缩短)而发生改变的一种物理现象。
（1）. 受力前(F=0)电阻值R=ρ*L/S (1)
式中R——金属丝的电阻(Ω)； ρ——金属丝的电阻率(Ω*M)；
3.3 A/D转换器
称重传感器输出的是mV级的电压信号，本设计采用AD7705对信号进行采集。AD7705是AD公司推出的一种基于∑-△转换技术的16位A／D转换芯片，它具有高分辨率、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，适合于称重系统中微机信号处理的需求。其具有可编程增益放大器，增益范围1～128，可与压力传感器直接相连，使用同步串行SPI接口，可以与AVR单片机的硬件SPI接口直接相连，其电路连接如下图所示。
例：当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。
AD7705应用经验总结
AD7705应用总结：YW2314R12项目中用到了AD7705，先将AD7705的应用经验以及注意要点总结如下，这些经验同样适用于AD7799、AD7706等AD公司的拥有校准功能的AD芯片。
1.时序注意要点：数字接口迷失的时候可以通过ADIN输入持续32个脉冲周期（DCLK）以上的高电平将复位AD7705的数字接口，复位之后要等待500us以上才能访问AD7705芯片，这种复位方式不会影响AD7705内部的任何寄存器，所有的寄存器将保持复位之前的内容，但所有的寄存器在数字接口迷失的状态下内容是不确定的，因此强烈建议在复位之后重新设置AD7705内部所有的寄存器，防止错误。
而芯片管脚RESET的复位将使片内所有的寄存器恢复到上电的默认值。
时钟输入信号DCLK是一种施密特出发信号，能够适应光耦合器的慢速边沿，其他数字输入信号的上升和下降时间不应超过1us。
2.AD7705时钟大于2M时，时钟设置寄存器的CLK位应置1，小于2M时应置0。
DCLK 的脉冲宽度要满足最小的脉宽要求。
在时钟DCLK下降之后的低电平期间读取数据ADOUT。
在时钟DCLK的低电平期间设置要写入数据ADIN，然后在DCLK的上升沿写入到7705。
写入数据以及读取数据的时钟DCLK的数目要与（被写入或被读取的寄存器）的位数长度一致，多于或少于（寄存器位长度）的时钟DCLK数目都将导致操作错误。
在两次写操作之间，ADIN应最好保持在高电平：因为任何（读或写）操作都必须从写通信寄存器开始，而且写入通信寄存器的8个位中的第1位必须为0，后续的位才能被写入到通信寄存器。
所以当ADIN为0的时候，万一时钟DCLK受到干扰导致0写入通信寄存器，AD7705会误认为是写通信寄存器的操作开始而等待后续的7位位串，发生这种干扰之后会导致AD7705的数字接口迷失，从而导致内部寄存器的内容也许会变得未知状态。
此外，时钟信号DCLK在两次操作AD7705之间要保持高电平。
电子称的设计传感器
燕山大学课程设计说明书题目：电子秤的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 12级学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2014年 12月 12日摘要称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。
基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。
电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的。
它由、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。
弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。
电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。
本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。
详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。
关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换目录第1章概论1.1调研的意义课题背景电子称重技术是从50年代中期电子技术深入到衡器的辅助测量技术，从60年代初出现了机电结合电子衡器开始，迅速发展成为一门新兴技术，它是集传感器技术、微电子技术、计算机控制及测试技术、机械制造自动化技术为一体的综合技术，是现代称重计量和控制系统工程的重要技术基础。
应用电子称重技术开发的电子称重系统具有广阔的领域和较强的渗透性。
调研意义在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到称。
随着计量技术和电子技术的发展，纯机械结构的杆秤、台称、磅秤等称量装置逐步被淘汰。
电子称量装置如电子称、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
称重传感器的原理及应用
称重传感器的原理及应用随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
1．高速定量分装系统本系统由微机控制称重传感器的称重和比较，并输出控制信号，执行定值称量，控制外部给料系统的运转，实行自动称量和快速分装的任务。
系统采用MCS-51单片机和V/F电压频率变换器等电子器件，其硬件电路框图如图1所示，用8031作为中央处理器，BCD拔码盘作为定值设定输入器，物料装在料斗里，其重量使传感器弹性体发生变形，输出与重量成正比的电信号，传感器输出信号经放大器放大后，输入V/F转换器进行A/D转换，转换成的频率信号直接送入8031微处理器中，其数字量由微机进行处理。
微机一方面把物重的瞬时数字量送入显示电路，显示出瞬时物重，另一方面则进行称重比较，开启和关闭加料口、放料于箱中等一系列的称重定值控制。
图1 原理框图在整个定值分装控制系统中，称重传感器是影响电子秤测量精度的关键部件，选用GYL-3应变式称重测力传感器。
四片电阻应变片构成全桥桥路，在所加桥压U不变的情况下，传感器输出信号与作用在传感器上的重力和供桥桥压成正比，而且，供桥桥压U的变化直接影响电子称的测量精度，所以要求桥压很稳定。
毫伏级的传感器输出经放大后，变成了0-10V的电压信号输出，送入V/F变换器进行A/D转换，其输出端输出的频率信号加到单片机8031定时器1的计数、输入端T1上。
在微机内部由定时器0作计数定时，定时器0的定时时间由要求的A/D转换分辩率设定。
定时器1的计数值反映了测量电压大小即物料的重量。
AD7705在起重机控制器中的应用
河南科技上河南职业技术学院机电系赵玉剑在起重机智能控制器中，限重拉力传感器采用应变式传感器，输出的是比较微弱的模拟信号，抗干扰能力差。
若用传统的电路设计方法，则需在A/D 之前增加一级或多级高精度放大器，这样不仅增加了成本和提高了系统的复杂性，而且还会出现外部低频（如工频）干扰和放大器漂移的情况。
为此，该控制器的A/D 芯片选用AD7705，避免了上述问题的出现，且转换精度也能满足系统的要求。
一、AD7705简介AD7705是AD 公司推出的应用于低频测量的2通道模拟前端。
该器件可以接受直接来自传感器的低电平输入信号，然后产生串行的数字输出。
利用∑-△转换技术实现了16位无丢失代码的性能。
1.AD7705的特点。
2个全差分输入通道，16位无丢失代码，0.003%非线性。
可编程增益为1～128。
三线串行接口SPITM 、QS PITM 、MICROWIRETM 和DS P 兼容。
有对模拟输入缓冲的能力。
2.7～3.3V 或4.75～5.25V 工作电压。
在3V 电压时，最大功耗为1Mw 。
等待电流的最大值为8μA 。
16脚DIP 、S OIC 和TS SOP 封装。
2.AD7705的引脚排列与功能。
AD7705的引脚排列如图1所示，各引脚的功能说明如下。
S CLK ：串行时钟，施密特逻辑输入。
MCLK IN ：转换器提供主时钟信号。
可以是晶振时钟或外部时钟，其频率范围为500kHz ～5MHz 。
M LK OUT ：时钟信号输出。
当用晶振作为芯片的工作时钟时，晶振接在M LK IN 和M LK OUT 之间。
如果采用外部时钟时，则MCLK OUT 将提供一个反向时钟信号。
该时钟的输出可以通过编程来关闭从而节省能耗。
/CS ：片选端，低电平有效。
/RES ET ：复位输入端。
低电平有效的输入，将器件的控制逻辑、接口逻辑、校准系数、数字滤波器和模拟调制器复位至上电状态。
AIN1（+）、A IN1（-）：为第1个差分输入通道的正端与负端。
任务三、AD7705的应用
1 AD7705 简介AD7705 是十六位分辨率的A/ D 转换器,2 通道全差分模拟输入,使用+ 5V 单电源,主要应用于低频测量。
它利用了Σ- △转换技术实现了16 位无误码数据输出,三线数字接口,可以通过串行输入接口，由软件配置芯片的增益值、输入信号极性和数据更新速率,非常灵活方便。
具有自校准和系统校准功能,能够消除器件本身和系统的增益以及偏移误差。
是用于开发智能系统、微控制器系统和基于DSP 系统的理想产品。
1. 1 主要特点2 个全差分输入通道的ADC ,十六位无丢失代码,0. 003 %非线性; 可编程增益:1～128 ; 三线串行接口; 具有模拟输入端缓冲器; 工作电压: 2. 7～3. 3V 或4. 75～5. 25V; 低功耗,3V 电压时, 最大功耗为1mW; 等待电流的最大值为8μA; 16 脚DIP、SOIC 和TSSOP 封装。
1.2 引脚功能1、SCLK串行时钟输入。
将一个外部的串行时钟加于这一输入端口，以访问TM7705 的串行数据。
2 、MCLK IN为转换器提供主时钟信号。
能以晶振或外部时钟的形式提供。
晶振可以接在MCLK IN 和MCLK OUT 二引脚之间。
此外，MCLK IN 也可用CMOS 兼容的时钟驱动，而MCLK OUT 不连接。
时钟频率的范围为500kHz~5MHz。
3、MCLK OUT当主时钟为晶振时，晶振在MCLK IN 和MCLK OUT之间。
如果在MCLK IN 引脚处接上一个外部时钟，MCLK OUT 将提供一个反相时钟信号。
这个时钟可以用来为外部电路提供时钟源，且可以驱动一个CMOS 负载。
如果用户不需要，MCLK OUT 可以通过时钟寄存器中的CLK DIS 位关掉。
这样，器件不会在MCLK OUT 脚上驱动电容负载而消耗不必要的功率4、CS：片选，低电平有效的逻辑输入，选择TM7705。
将该引脚接为低电平，TM7705 能以三线接口模式运行（以SCLK、DIN 和DOUT 与器件接口）。
16位高性能低功耗A／D转换器AD7705及其应用
16位高性能低功耗A／D转换器AD7705及其应用16位高性能低功耗A／D转换器AD7705及其应用沈国民王欢谢军龙(华中科技大学武汉，430074)摘要：介绍了16位高性能、低功耗A／D转换器AD7705的特点，并给出了AD7705结合8031单片机进行压力测量的硬件接口电路及软件编程方法。
关键词：A／D转换器单片机压力测量ABSTRACT：The paper describes the characters of the high—performance，low—power A／D converter AD7705，introduces its application for pressure measurement with a single chip mierocomputer8031．KEYWORDS：A／D Converter Single chip microcomputer Pressure measurement1 AD7705简介1．1 主要性能AD7705是美国AD公司新近推出的一种低成本、高分辨率A／D转换器，它适用于宽动态范围测量、工业控制或工艺控制中的低频信号的转换。
是用于智能系统、微控制系统和基于DSP系统的理想产品。
其功能框图如图1所示。
它具有如下功能及特点：(1)双通道全差分模拟输入，可接受直接来自传感器的低电平的输人信号；(2)用Σ一△转换技术实现了16位无丢失代码性能，0．003％的非线性度；(3)可编程增益前端，增益：1—128；(4) 可配置成三线串行接口；(5)信号极性以及更新速率的选择可用串行输入口由软件来配置；(6)该器件包括自校准和系统校准选项，以消除器件本身或系统的增益和偏移误差；(7) 只需2．7～3．3V或4．75～5．25V单电源；(8) CMOS结构确保器件具有极低功耗，3V电压时，最大功耗为lmV；(9)等待或掉电模式下，器件消耗的电源电流仅为10ptA；(10)主时钟频率为1MHz或2．4576MHz，数据输出更新频率有20Hz、25Hz、100Hz、200Hz、50Hz、60Hz、250Hz、500Hz八种选择。
AD7705在智能数字仪表中的应用
存器开始，它的内容决定下一次操作是对哪一个寄存器进行读操作还
是写操作，并控制对哪一个输入通道进行采样；如果 ＡＤ７７０５ 使用晶
振的话，时钟寄存器的 ｃｌｋｄｉｓ 必须设置为 １，否则必导致读出数据不可
预知；始终信号线在平时不用时应该置为高电平；数据输出率通常设
为 ５０Ｈｚ，以消除工频噪声的干扰；写数据时在时钟的上升沿写入；读
｛
பைடு நூலகம்
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ｉ＝８；
ＡＤＣＬＫ＝１；
ｗｈｉｌｅ（ｉ－ － ）
｛
ＡＤＣＬＫ＝０；
＿ｎｏｐ＿（）；
ｃｏｎｔｅｎｔ＜＜＝１； ／／低电平时准备数据
ＤＩＮ＝ＣＹ；
＿ｎｏｐ＿（）；
ＡＤＣＬＫ＝１；
／／在时钟的上升沿将数据写入
＿ｎｏｐ＿（）；
＿ｎｏｐ＿（）；
｝
ＡＤＣＬＫ＝１；
｝
图 ４ 读操作时序
图 ２ ＡＤ７７０５ 接口电路
５ Ｖ。３ Ｖ 电压时，最大功耗为 １ ｍＷ，等待模式下电源电流仅为 ８ μＡ。
ＡＤ７７０５ 与微处理器连接，没有使用单片机的串行口，而是采用普
引脚如图：
通的 Ｉ／Ｏ 口来模拟串行口。ＡＤ７７０５ 的 ＤＲＤＹ 与单片机的 Ｐ１．０ 相连，
以备单片机来查询 ＡＤ７７０５ 的状态。ＡＤ７７０５ 的 ＲＳＴ 与单片机的 Ｐ１．４
数据时在时钟的下降沿准备数据，在上升沿数据稳定；使用单片机的
串口时应注意数据格式的转化，因为 ＡＤ００７５ 传输数据时 ＭＳＢ 在前，
而单片机传输数据时 ＬＳＢ 在前。
（下转第 ４５４ 页）
４１４
科技信息
○建筑与工程○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
AD7705_最好的中文资料
CS
择，或在与 AD7705/7706 通信时，CS可用作帧同步信号 复位输入。低电平有效的输入，将器件的控制逻辑、接口逻辑、校准系 5 RESET 数、数字滤波器和模拟调制器复位至上电状态 对于 AD7705，差分模拟输入通道 2 的正输入端。对于 AD7706，模拟输入 6 AIN2(+)[AIN1] 通道 1 的输入端 对于 AD7705，差分模拟输入通道 1 的正输入端；对于 AD7706，模拟输入 7 AIN1(+)[AIN2] 通道 2 的输入端 对于 AD7705，差分模拟输入通道 1 的负输入端；对于 AD7706，COMMON 输 8 AIN1(-)[COMMON] 入端，模拟通道 1、2、3 的输入以此输入端为基准 基准输入端。AD7705/7706 差分基准输入的正输入端。基准输入是差分 9 REFIN(+) 的，并规定 REFIN(+)必须大于 REFIN(-)。REFIN(+)可以取 VDD 和 GND 之 间的任何值 基准输入端。AD7705/7706 差分基准输入的负输入端。REFIN(-)可以取 10 REFIN(-) VDD 和 GND 之间的任何值，且满足 REFIN(+)大于 REFIN(-) 对于 AD7705，差分模拟输入通道 2 的负输入端。对于 AD7706，模拟输入 11 AIN2(-)[AIN3] 通道 3 输入端 逻辑输出。这个输出端上的逻辑低电平表示可从 AD7705/7706 的数据寄存 器获取新的输出字。完成对一个完全的输出字的读操作后， DRDY引脚立即 回到高电平。如果在两次输出更新之间，不发生数据读出， DRDY将在下一 12
———— ————
————
13
DOUT
14 15 16
AD7705／7706在仪器仪表中的应用 工业控制 解决方案
由于模拟输入和基准输入是差分的，模拟调制器的大部分电压都是共模电压，AD770 5／7706 的良好的共模抑制性能能消除这些共模输入信号里的共模噪声，数字滤波器能抑 制供电电源产生的除了调制器采样频率整数倍的频率以外的宽带噪声。此外 ，数字滤波器 还能消除模拟和基准输入信号里的噪声不使模拟调制器饱和。但是，由于它的分辨率太高， 而要求的噪声电平太小，所以，必须注意接地和电路布线。
(1) 低价格、高性能 (2) 集成化的数字滤波 (3) 与 DSP 技术的兼容性便于实现系统集成
AD7705／7706 是利用 Σ-△转换技术实现了 16 位无丢失代码性能。该器件可以接受 直接来自传感器的低电平的输入信号，然后产生串行的数字输出。
AD7705／7706 只需 2．7～3．3V 或 4．75～5．25V 单电源。AD7705 是双通道全 差分模拟输入，而 AD7706 是 3 通道伪差分模拟输入，二者都有一个差分基准输入。当电 源电压为 5V、基准电压为 2．5V 时，这二种器件都可将输入信号范围从 0～20mA 到 0～ 2．5V 的信号进行处理。还可以处理±20mV～±2．5V 的双极性输入信号。当电源电压为 3 V、基准电压为 1．225V 时，可处理 0～10mV 到 0～1．225V 的单极性输入信号，它的 双极性输入信号范围是±10mV 到±1．225V 对于 AD7705 是以 AIN(-)输入端为参考点，而 AD7706 是 COMMON 输入端。AD7705／7706 是用于智能系统、微控制器系统和基于 D SP 系统的理想产品。其串行接口可配置为三线接口。增益值、信号极性以及更新速率的 选择可用串行输入口由软件来配置。该器件还包括自校准和系统校准选项，以消除器件本 身或系统的增益和偏移误差。
AD7705的操作
AD7705的操作
AD7705是由Analog Devices公司推出的一款基于模拟/数字混合技
术的通用称重接口单元，其将模拟信号转换成数字信号，便于数字系统进
行处理，可以将传感器集成到数字系统中，实现多功能的称重系统。
AD7705有两种型号：AD7705-1和AD7705-2，其中，AD7705-1具有单
路输入，4种模拟量输入类型（电阻、电容、电压、电流），可定义的模
式和参考电压，2倍长量程和可编程滤波器，而AD7705-2则具有双路输入，其他参数相同。
采用的控制和数据通信接口包括UART,SPI,I2C和PWM/INTEGER。
一、精度高：以电流输入（TARA补偿）为例，其满量程误差最小可
达0.08％（最大满量程100克），实测偏差不大于0.2％，所以可以用于
仪表和计量定量计量应用。
二、模式多样性：AD7705可定制4种模式，分别是SCALE，
SCALE&HOLD，CONTINUOUS，CONTINUOUS&HOLD，可根据仪器的不同应用来
设置合适的模式，以提高AD7705的灵活性。
三、可编程参数：AD7705可编程参数，包括量程、模式，参考电压，滤波器等参数，可以根据实际应用需要，编程满足应用需求。
四、安全功能：AD7705具有3种安全功能，可以有效保护被测设备
的安全，它们分别是超载保护，超电压保护和超电容保护。
基于AD7705电子计价称的设计
ｌ 引言
我 国称 量仪 器 行业 经过 ３ 多 年 的时 间 ， 已基本 形 成 了二大 系 列 ，即 静态 和动 态 两大 系列 ． 态称 包 Ｏ 静 括 汽车 衡 、地 上 衡 、计 价 秤 、称 重 仪 、测力 计等 ；动 态称包 括 斗式 配料 系 统 、皮 带配 料系 列 、轨道衡 、动 态汽 车 衡等 ． 中 国的称量 仪 表行 业 的进 步 与发 展直 接依 赖 于 引进 技术 、 并结 合 中 国情 况 有 所发 展 ， 引进 技术 的水平 ，
由于都集中在 ８ 年代后期 ，所 以其技术水平依然落后于世界先进水平 ，而称量仪表又是我国符行业提高 Ｏ
产 品质 量 中最 基本 的装 备 ，已经 成 为在 企业 工 艺装 备 中的关键 ，所 以中 国 的称 量 仪表 行 业 的发展 具有 很人 潜 力 ，其 发展速 度 应大 大 加快 ．
摘
要 ：本设计 以微控 器 Ａ ８ Ｃ ２为核 心控 制部件 ； 系统硬件 由单 片机 最 小系统板 、人机 交互界 面、数据 Ｔ９５
采 集三 大部分组成．数据采 集模 块主要 由 Ｃ Ｌ ６ Ｚ ．Ｄ型 压力传感器和 ＡＤ板 两部分组 成．系统 实现称重 、单价输入
和计算总价的功 能． 整机 系统结 构较 简单 ，使用方便 ，功能较全 ，精度 高，具有一定 的开发价值 ．
后 可 能的扩 展功 能键 ．
３２２Ｌ Ｄ数 码 管显 示 电路 ．． Ｅ
图 ２ 键 盘 电路 原 理 图
图３ 为数码管显示电路．２ １ 位共 阳极 Ｌ Ｄ数码管能够显示 Ｅ 商 品 的单 价 、 量和 对应 的总价 ， 中 Ｌ Ｄ１４用 于 显示单 价 ， 重 其 Ｅ ～
AD7705在电子秤中的应用
AD7705在电子秤中的应用1 引言国家三级秤标准要求：称重数据与重物的绝对精度小于1/1000－1/5000,因此,经AD转换后输出数据的有效位应在13位以上。
AD公司推出的由缓冲器和增益可编程放大器（PGA）、Σ－Δ调剂器、可编程数字滤波器等组成的16位AD7705/06能直截了当将传感器检测到的微小信号进行A/D转换,其具有高辨论率、宽动态范畴、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点,适合于称重系统中下微机信号处理的需要。
设计中,我们确定AD7705的相应参数取：输出数据更新速率：50Hz;系统增益：64;有效辨论率：15位。
图1 称重传感器信号处理电路图AD7705在称重系统中的连接方式图2 读周期时序图图3 写周期时序图4 终止语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专门大的应用前景。
其在电子秤中的应用也是显而易见的。
我们应用AD7705设计的电子信号处理线路,其性能指标达到预期的成效。
参考文献1.Analog Devices.Preliminary technicalInformation,AD7705/062.胡志高,AD7705/06及其应用,电子产品世界,2000.10附录：程序清单ORG 0000HAJMP MAINORG 0013HAJMP ADINTORG 0030HMAIN:;对AT89C51初始化MOV IP,#04H;定义INT1为优先级MOV TCON,#00H ;INT1采纳低电平图4 写周期时序流程图图5读周期时序流程图;触发MOV IE,#84H;承诺外部中断1;对AD7705进行初始化MOV SCON,#00000000B;禁用SCON MOV A,#20HACALL WRITEMOV SCON,#00000000BMOV A,#05HACALL WRITEMOV SCON,#00000000BMOV A,#010HACALL WRITEMOV SCON,#00000000BMOV A,#70HACALL WRITEMOV SCON,#00000000BA2: JNB 00H,A2 ;等待INT1中断MOV A,#38HACALL WRITE RDATA DPROCESS AJMP A2图6 主程序流程图WRITE:NOPMOV R0,#08H ACALL NU1 RETNU1: RLC AJNC NU2CLR 0B1HSETB 0B0H SETB 0B1H SJMP NU3NU2: CLR 0B1H CLR 0B0H SETB 0B1HNU3: DEC R0 DJNZ R0,NU1 RET RDATA:MOV R2,#02H MOV R3,#08H MOV R4,#20H CLR CMOV A,#00H RD1: CLR 0B1H MOV C,0B0H SETB 0B1H RLC ADJNZ R3,RD1 MOV R4,AINC R4DJNZ R2,RD1 RET DPROCESS: ……RETADINT:SETB 00H RETIEND。
AD7705在电子秤中的应用
① ＡＴ８ ５ 的 Ｃ ］ 初始化 ：硬件 设计 中如 果用到 中 ９
断 ，则 需 对 单 片 机 的 中 断 系 统 进 行 初 始 化 ．软 件 设 计
中如果 用到 串 口，则需对 单片 机的 串 口进 行初 始化 。 ② ＡＤ７ ５ １ ０ 与５ 系 列 单片机的 数据 交换 顺序 ： ７ 在
同接 Ｐ２门中 未
用 的 另 一 引 脚
留 ３ 写周 期 ９ Ｉ序 图
（匕 Ｐ ３ Ｌ 夕ｎ ２． 。在 ）
要满 足前面 确定 的ＡＤ７０ 参数 ． ７５ 设计 中ＡＤ７０ ７５
硬件设计 连接 方式 下，只能 用手 工编程 模拟 ＡＤ７０ 的通 该种 ７５ 信时 序 以 实现 对 ＡＤ７７ ０５的操 作 。 ② ＳＣＬＫ 接 ＡＴ ９ ５ ８ Ｃ １的同步 脉冲输 出端 Ｔ ＸＤ， ７ ５的数据 ＡＤ７０ 输入 、输 出端 ＤＩ Ｄ Ｎ， ＯＵＴ一同接 ＡＴ ９ ５ 的 串行 ８Ｃ １
八Ｉ Ｐ ＡＩ Ｍ Ｍ Ｎ ＯＲＧ ０ ３ ０ １Ｈ ＡＪ Ｐ Ｍ ＡＤ ＮＴ Ｉ ＯＲＧ ０ ０ ０ ３Ｈ Ｍ ＡＩ Ｎ
对Ａ ８Ｃ１ Ｔ ９５ 初始化
留 石ｉ匀 胃期 ｆ 月 ｌ 赴 ｙ 程 留
应
用
长
廊
ＡＰＰ ＣＡＴ ＯＮ Ｎ ＯＴ ＬＩ Ｉ ＥＳ
ＡＤ７ ０ ７ ５在 电子 秤 中 的应 用
Ａ ７０ Ａ ｐｉｔ ｎ ｉ ｉ Ｓｓｍ Ｄ ７５ ｌａｏ ｉＷｅ ｈｎ ｙｔ ｐ ｃ ｉ ｎ ｇ ｇ ｅ
中 国 工 程 物 理 研 究 院 电 子 工 程 研 究 所 屈新 芬 金 春 雨 聂 文 清
一 同接 Ｐ 口中 ２ 未用的 另一 引脚 （匕 Ｐ ，） 数 ， １如 ２２ ， 据输 入 、 出端 输
AD7705原理及其在电子秤称重系统中的应用
ＡＤ７７０５原理及其在电子秤称重系统中的应用黄昆（攀枝花学院电信学院，四川攀枝花６１７０００）摘要：ＡＤ７７０５是ＡＤ公司新推出的一种基于Σ－Δ转换技术１６位Ａ／Ｄ转换芯片，可用于测量低频模拟信号。
它具有分辨率高、增益可编程、动态范围广、自校准、功耗低等特点，因而非常适合于工业控制、仪表测量等领域。
关键词：Σ－Δ型Ａ／Ｄ转换；ＡＤ７７０５；电子秤称重系统在工业控制、智能仪器仪表等许多应用场合需要１６位以上的高精度测量，而传统的积分型和逐次比较型Ａ／Ｄ转换器实现起来难度较大，且成本很高。
近年来兴起的Σ－Δ转换技术却能以较低的成本获得极高的分辨率。
ＡＤ７７０５是ＡＤ公司新推出的一种基于Σ－Δ转换技术１６位Ａ／Ｄ转换芯片，可用于测量低频模拟信号。
它具有分辨率高、增益可编程、动态范围广、自校准、功耗低等特点，因而非常适合于工业控制、仪表测量等领域。
一、Σ－Δ型Ａ／Ｄ转换技术Σ－Δ转换器又称为过采样转换器，具有相对简单的结构。
它由Σ－Δ模拟调制器及数字滤波器构成（图１）。
调制器的结构非常近似于双斜率ＡＤＣ，包括一个积分器和一个比较器，以及含有一个１位ＤＡＣ的反馈环。
这个内置的ＤＡＣ仅仅是一个开关，它将积分器输入切换到一个正或负的参考电压。
图１Σ－Δ转换器的结构窄带信号送入Σ－△ＡＤＣ后被以非常低的分辨率（１位）进行量化，但采样频率却非常高，如２ＭＨｚ或更高。
经数字滤波处理后这种过采样被降低到一个比较低的采样率，如８ｋＨｚ左右，同时ＡＤＣ的分辨率（即动态范围）被提高到１６位或更高。
这种Σ－△技术在模数转换器市场上占据了很重要的位置。
它具有三个主要优势：①低价格、高性能；②集成化的数字滤波；③与ＤＳＰ技术的兼容性便于实现系统集成。
二、ＡＤ７７０５原理１．内部结构ＡＤ７７０５内部由多路模拟开关（ＭＵＸ）、缓冲器、可编程增益放大器（ＰＧＡ）、Σ－Δ调制器、数字滤波器、基准电压输入、时钟电路及串行接口组成（图２）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AD7705在电子秤中的应用
摘要：本文结合AD7705在电子秤称重系统中的应用,详细介绍了AD7705在51系列单片机系统应用中的
1 引言
国家三级秤标准要求：称重数据与重物的绝对精度小于1/1000－1/5000,因此,经AD转换后输出数据的有效位应在13位以上。
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AD7705/06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,适合于称重系统中下微机信号处理的需要。
设计中,我们确定AD7705的相应参数取：
输出数据更新速率：50Hz;
系统增益：64;
有效分辨率：15位。
2 硬件设计
要满足前面确定的AD7705参数,设计中AD7705的主时钟取：fCLK =2.4576MHz。
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。
其中当为低电平时,转换数据可读取;否则不可读取。
设计中可由AT89C51选中实现,也可接地;本设计中将接地。
SCLK有两种基本的接线方式：①SCLK接AT89C51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：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。
②SCLK接AT89C51的同步脉冲输出端TXD,AD7705的数据输入、输出端DIN、DOUT一同接AT89C51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,也可按①中的读写方式完成。
本设计中按②中介绍的方式接线。
可接普通P1、P2口中未用的管脚,通过程序查询该管脚是否为低电平,从而实现对AD7705中寄存器数据的读取。
也可接AT89C51的外部中断1或中断0管脚,通过中断方式或中断查询方式实现对AD7705中寄存器数据的读取。
本设计中接外部中断1管脚。
图1 称重传感器信号处理电路图
AD7705在称重系统中的连接方式
见图1。
当在此传感器上施加满标度重量5吨重物时,传感器在5V工作电压下取得30 mV的满标度输出电压。
5V工作电压经分压后为AD7705提供基准
电压,因此工作电压的变化不会产生系统误差。
分压电阻为24kΩ和15kΩ,产生的基准电压为1.92V。
当器件的可编程增益为64时,对应的满标度输入电压即为30 mV。
3 软件设计
软件设计需主要考虑以下四个方面：
①AT89C51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;软件设计中如果用到串口,则需对单片机的串口进行初始化。
②AD7705与51系列单片机的数据交换顺序：在读写操作模式下,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。
③对AD7705寄存器进行操作的时序：AD7705通讯必须严格按图2、图3时序操作。
对AD7705进行通信的子程序流程见图4、图5。
当然,还可以考虑用串行口通信方式0的工作方式来实现。
④AD7705的初始化和配置：AD7705的配置与设计的硬件紧密相关,只有在正确配置的情况下硬件才能正常工作。
同时,对AD7705内每一个寄存器的配置都必须从写通信寄存器开始,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。
图6所示为此称重传感器数据采集主流程图。
其程序清单见附录。
图2 读周期时序图
图3 写周期时序图
4 结束语
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。
其在电子秤中的应用也是显而易见的。
我们应用AD7705设计的电子信号处理线路,其性能指标达到预期的效果。
参考文献
1.Analog Devices.Preliminary technical
Information,AD7705/06
2.胡志高,AD7705/06及其应用,电子产品世界,2000.10
附录：程序清单
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0013H
AJMP ADINT
ORG 0030H
MAIN:
;对AT89C51初始化
MOV IP,#04H;定义INT1为优先级
MOV TCON,#00H ;INT1采用低电平
图4 写周期时序流程图
图5读周期时序流程图
;触发
MOV IE,#84H;允许外部中断1
;对AD7705进行初始化
MOV SCON,#00000000B;禁用SCON MOV A,#20H
ACALL WRITE
MOV SCON,#00000000B
MOV A,#05H
ACALL WRITE
MOV SCON,#00000000B
MOV A,#010H
ACALL WRITE
MOV SCON,#00000000B
MOV A,#70H
ACALL WRITE
MOV SCON,#00000000B
A2: JNB 00H,A2 ;等待INT1中断MOV A,#38H
ACALL WRITE
RDATA
DPROCESS
AJMP A2
图6 主程序流程图WRITE:
NOP
MOV R0,#08H ACALL NU1 RET
NU1: RLC A
JNC NU2
CLR 0B1H
SETB 0B0H SETB 0B1H SJMP NU3
NU2: CLR 0B1H CLR 0B0H
SETB 0B1H
NU3: DEC R0 DJNZ R0,NU1
RET RDATA:
MOV R2,#02H MOV R3,#08H MOV R4,#20H CLR C
MOV A,#00H RD1: CLR 0B1H MOV C,0B0H SETB 0B1H RLC A
DJNZ R3,RD1 MOV R4,A
INC R4
DJNZ R2,RD1 RET DPROCESS: ……
RET
ADINT:
SETB 00H RETI
END。