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摘 要: ADS1244是一个具有24位有效分辨率、电流损耗90mA、简单两线串行接口的自校准 ∑A/D 转换器，可以应用在手持仪表、便携式医疗设备及称重等场合。本文概述了它的结构、工作原理及其在电子称中的应用。
关键字: ADS1244；电子称；微处理器
ADS1244简介
ADS1244是TI公司最近发布的24位 ∑模数转换器。它是一款高性能、低功耗芯片，采用MSOP-10封装，适合用于高分辨率测量，特别适用于小体积、低功耗的系统。
∑调制器和数字滤波器是该转换器的基础，模拟调制器为 5V的差分输入范围；数字滤波器在一个周期内滤除50Hz和60Hz信号，每秒钟能完成15次采集和数据输出。一个简单两线串行接口提供对该芯片所有的控制，通过几个简单的串行脉冲就可以进行数据读取、字校准以及进入睡眠方式。单次转换时，ADS1244能被关断（睡眠），减少了测量空闲时的功耗。将多片ADS1244连接在一起，可以形成一个同步的多通道测量系统。此外，ADS1244能很容易地连接到微处理器MCU。
ADS1244引脚和接口
ADS1244支持2.5V到5.25V模拟电源，以及1.8V到3.6V数字I/O电源。正常工作期间，其功耗低于270 W，在睡眠模式时小于1
W。ADS1244结构如图1所示。
图1 ADS1244结构框图（略）
图中引脚功能如下：
● GND 地;
● VREFP 参考电源正端;
● VREFN 参考电源负端 ;
● AINN 模拟输入负端;
● AINP 模拟输入正端;
● AVDD 模拟电压;
● DVDD 数字电压 ;
● DRDY/DOUT 数据准备/输出;
● SCLK 串行时钟，上升沿输出数据;
●CLK ADS1244时钟，典型2.4576MHZ。
调制器测量的差分输入信号VIN=AINP-AINN，与差分参考电压VREF=VREFP-VREFN相对应，全量程测量范围为 2VREF。数字滤波器接收调制信号并提供低噪声的数字输出，滤波器设置有转换器的频率响应，在一个转换周期内滤除50Hz和60Hz的信号。两线串口指示转换完成，并提供用户数据输出。ADS1244可以测量差分信号，也可以测量单极性信号，测量信号加到AINP和AINN，并将AINN接地，这样只使用转换器一半量程，仅有正数字码产生。ADS1244的采样/保持电路使用内部电容，电容的连续充放电构成采样/保持。参考电压VREF应小于AVDD/2，如果超过这个值，输出将不与输入相对应。
ADS1244以二进制补码格式输出24位数据，最低有效位是2VREF/223-1，正满量程输入产生码7FFFFFH，负满量程输入产生码800000H，其它输入信号产生码在这个范围内。当ADS1244的CLK时钟为2.4576MHz时，可保证每秒15次转换。DRDY/DOUT引脚有两个用途，低电平时表示一个新的数据准备好。SCLK的第一个上升沿到来时，DRDY/DOUT功能改变，并开始输出转换数据。MSB（最高有效位）在前，每个SCLK上升沿移出一位数据。所有24位接收后，用一个附加SCLK（第25个脉冲）能使它返回高电平，它将一直保持到新的数据准备好。SCLK的脉冲的宽度不小于50ns。检测
DRDY/DOUT状态，确定什么时候开始接收数据。
ADS1244用24个脉冲接收完测量数据后，第25个脉冲使DRDY/DOUT变高，第26个脉冲的下降沿开始校准周期。校准完成后，DRDY/DOUT变低，表示一个新的转换数据准备好，校准期间不需要改变连接到ADS1244的模拟输入信号。DRDY/DOUT变低后，将SCLK置为高电平,使进入睡眠方式。当DRDY/DOUT变高后，睡眠方式开始（SCLK一直保持高电平），将SCLK置为低电平退出睡眠方式（唤醒），退出睡眠方式的第一个数据是有效的。在睡眠方式停止CLK会进一步减少功耗，睡眠方式能用于使ADS1244进行单次转换。SCLK为高进入睡眠方式，准备转换时，使SCLK为低，ADS1244将唤醒并开始转换。等DRDY/DOUT为低时，开始接收数据。然后，使SCLK为低，ADS1244又重新进入睡眠方式。ADS1244串行接口波形如图2所示。
图2 ADS1244串口波形图（略）
ADS1244在称重系统中的应用
由ADS1244和微处理器组成的称重系统如图3所示。该系统不但可由交流供电，而且也可用电池供电。直流电源提供4.5V~5V的电压，经LDO变换器输出稳定的3V电压，供给整个系统。称重传感器电源和ADS1244参考电源由高稳定度基准电源供给，电压为1V。时钟发生器产生2.4576MHZ方波信号，接CLK。假如该电子称的量程为20Kg，称重传感器1mV/Kg，潜矸糯笃鞣糯蟊妒?00倍，则满量程输出电压为2000mV。ADS1244D的LSB为2000/223-1，近似0.24
V。
下面给出8051对ADS1244进行控制并读取其转换数据的程序。SCLK接 P1.0， DRDY/DOUT接P1.1和P3.2（INTO），8051可用查询或中断方式来读取ADS1244中数据。读出数据放在8051内部RAM32H、31H和30H单元中。
图3 ADS1244称重系统（略）
程序清单：
ORG 0000H
Limp main ；转主程序
RET
ORG 0003H
Limp INTO ；转中断子程序
RET
ORG1000H
main：SETB EA ；打开所有中断
Setb exo ；开INTO中断
Setb ito ；下降沿触发中断
CLR P1.0 ；启动ADS1244转换
LooP0:Nop
；加入用户程序
SimP LooP0
RET
ORG 0100H
INTO：mov RO，#18H ；RO为A/D的位数
CLR exo
LooP1：Set P1.0
Mov ｃ，P1.1
CLR P1.0
mov A，30H ；将Ｃ移入32H，31H，30H
RLC A
Mov 30H，A
Mov A，31H
RLC A
Mov 31H，A
Mov A，32H
RLC A
Mov A，32H
DJNZ R0，loop1
Set P1.0 ；校准启动
CLR P1.0 ；A/D转换
Set P1.0
CLR P1.0
Setb ex0
RETI
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