重量選別機A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇介紹
由于單片機處理需是數(shù)字信號,而傳感器輸出的卻是模擬量,所以在單片機的實時測控和智能化儀表等應用系統(tǒng)中,需將檢測到的連續(xù)變化的模擬量壓力轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量,才能輸入到單片機中進行處理。所以重量選別機要進行A/D轉(zhuǎn)換器的選擇,主要根據(jù)下面的技術指標。
(1)稱重分辨率(Resolution)
對ADC說,分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。轉(zhuǎn)換器的分辨率定義為滿刻度電壓與2^n之比值其中n為ADC的位數(shù)。
(2)稱重量化誤差(Qizing ErTor)
量化誤差是由ADC的有限分辨率而引起的誤差。
(3)稱重偏移誤差〔Offset Error)
偏移誤差是指輸入信號為零時,輸出信號不為零的值,所以有時又稱為零值誤差。偏移誤差通常是由于放大器或比較器輸入的偏移電壓或電流引起的。一般在ADC外部加一個做調(diào)節(jié)用的電位器便可使偏移誤差調(diào)至較小。
(4)稱重滿刻度誤差(Full Scale Error)
滿刻度誤差又稱為增益誤差(Gain Error)。 ADC的滿刻度誤差是指滿刻度輸出數(shù)碼所對應的實際輸入電壓與理想輸入電壓之差,一般滿刻度誤差的調(diào)節(jié)在偏移誤差調(diào)整后進行。
(5)稱重線性度(Linearity)
線性度有時又稱非線性度(Non-Lineanty),它是指轉(zhuǎn)換器實際的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的較大偏移。線性度不包括量化誤差、偏移誤差與滿刻度誤差。
(6)稱重精度(Absolute Accuracy)
在一個轉(zhuǎn)換器中,任何數(shù)碼相對應的實際模擬電壓與其理想的電壓值之差并非是一個常數(shù),把這個差的較大值定義為絕對精度。
(7)稱重相對精度(Relative Accuracy)
它與絕對精度相似,所不同的是把這個較大偏差表示為滿刻度模擬電壓的百分數(shù),或者用二進制分數(shù)來表示相對應的數(shù)字量。它通常不包括能被用戶消除的刻度誤差。
(8)轉(zhuǎn)換速率(ConversionRate)
ADC的傳換速率就是能夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速度,即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。而完成一次A/D)轉(zhuǎn)換所需的時間(包括穩(wěn)定時間),則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。
超大規(guī)模集成電路技木的發(fā)展,使集成A/D轉(zhuǎn)換器的發(fā)展速度驚人。品種繁多、性能各異的滿足不同要求的集成A/D轉(zhuǎn)換器不斷涌現(xiàn)。因此在進行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計時,首先需要選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器以滿足應用系統(tǒng)設計要求的問題。
A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)的確定與整個測量控制系統(tǒng)所要測量控制的范圍和稱重精度有關,但又不能確定系統(tǒng)的精度。因為系統(tǒng)精度設計的環(huán)節(jié)較多,包括傳感器變換精度、信號預處理電路精度和A/D轉(zhuǎn)換器及輸出電路、伺服機構精度,甚至還包括軟件控制算法。
A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇主要是位數(shù)的選擇,由于該系統(tǒng)的精度為0.1%,故選擇分辨力為12位的A/D芯片,另外系統(tǒng)要求采樣時間短,故選擇了高速A/D轉(zhuǎn) 換芯片AD574A。它是美國模擬器件公司生產(chǎn)的標準28腳封裝的雙列直插集成A/D轉(zhuǎn)換器,無需外接元器件,就可以獨立完成A/D轉(zhuǎn)換,內(nèi)部設有三態(tài)數(shù) 據(jù)存儲器,非線性誤差為±1/2LSB或±1LSB,一次轉(zhuǎn)換時間為35us,電源供電為±5V和±15V。由于芯片內(nèi)部比較器有改變量程的電阻和雙極性 輸入電阻(10k),因此AD574A輸入模擬量程范圍分0~+10V,0~+20V,-5V~+5V以及-10V~+10V共四種。
STS為工作狀態(tài)指示端,STS=1表示正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài),STS返回到低電壓時表示A/D轉(zhuǎn)換結束,該信號可供微處理器作為中斷或稱重查詢端。AD574A與8031單片機的接口電路見原理圖中的相關部分。
R/12/A0工作狀態(tài)
0×0啟動12位A/D轉(zhuǎn)換
0×1啟動8位A/D轉(zhuǎn)換
1接1腳(5V)×12位并行輸入有效
1接15腳(0V)0高8位并行輸出有效
1接15腳(0V)1低4位加上尾隨4個零有效
當CE=1啟動轉(zhuǎn)換,在啟動信號有效前,R/ 需保持低電平,否則將產(chǎn)生稱重讀數(shù)據(jù)錯誤