1 引言
AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)常使用A／D轉(zhuǎn)換器,。雖然并行A／D轉(zhuǎn)換器速度高、轉(zhuǎn)換通道多,，但其價格高,，占用單片機(jī)接口資源比串行A／D轉(zhuǎn)換器多,。工業(yè)檢測控制及智能化儀器儀表中經(jīng)常采用串行A／D轉(zhuǎn)換器。ADS1110是一種精密,、可連續(xù)自校準(zhǔn)的串行A／D轉(zhuǎn)換器,，帶有差分輸入和高達(dá)16位的分辨率，其串行接口為I2C總線,。AT89C51單片機(jī)通過軟件模擬I2C總線實現(xiàn)與ADS1110的連接,。
2 ADS1110的特點與內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.1 ADS1110的特點
完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和小型SOT23-6封裝；片內(nèi)基準(zhǔn)電壓：精度2.048 V+0.05％,；片內(nèi)可編程增益放大器PGA,；片內(nèi)振蕩器；16位分辨率,；可編程的轉(zhuǎn)換速率15次／秒～240次／秒,；I2C總線接口(8個有效地址)；電源電壓2.7 V～5.5 V,；低電流消耗240 μA,。
2.2 ADS1110的引腳功能
ADS1110串行A／D轉(zhuǎn)換器采用6引腳貼片封裝，其引腳排列如圖1所示,。VDD：電源端,，通常接+5V；GND：模擬地和數(shù)字地,；VIN+,、VIN-：采樣模擬信號輸入端，其范圍為2.048 V～2.048 V,；SCL：I2C總線時鐘線,；SDA：I2C總線數(shù)據(jù)線。
2.3 ADS1110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
ADS1110是由帶有可調(diào)增益的△-∑型轉(zhuǎn)換器內(nèi)核,、2.048 V的電壓基準(zhǔn),、時鐘振蕩器和I2C總線接口組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示,。
ADS1110的A／D轉(zhuǎn)換器內(nèi)核是由差分開關(guān)電容△-∑調(diào)節(jié)器和數(shù)字濾波器組成,。調(diào)節(jié)器測量正模擬輸入和負(fù)模擬輸入的壓差，并將其與基準(zhǔn)電壓相比較,。數(shù)字濾波器接收高速數(shù)據(jù)流并輸出代碼,，該代碼是一個與輸入電壓成比例的數(shù)字，即A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù),。
關(guān)鍵字：串行AD轉(zhuǎn)換器 ADS1110 AT89C51
ADS1110片內(nèi)電壓基準(zhǔn)是2.048 V,。ADS1110只能采用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)該基準(zhǔn)，不能測量，也不用于外部電路,。ADS1110片內(nèi)集成時鐘振蕩器用于驅(qū)動△-∑調(diào)節(jié)器和數(shù)字濾波器,。ADS1110的信號輸入端設(shè)有可編程增益放大器PGA，其輸入阻抗在差分輸入時的典型值為2.8 MΩ,。
3 ADS1110的使用
3.1 I2C總線接口
ADS1110通過I2C總線(內(nèi)部集成電路)接口通信,，AT89C51單片機(jī)的2個I／O接口最多可掛接8個ADS1110，單片機(jī)對ADS1110的識別通過I2C地址實現(xiàn),。ADS1110只能作為從機(jī),。
ADS1110的I2C地址是1001aaa，其中aaa是出廠時默認(rèn)設(shè)置,。ADS1110有8種不同類型，每種類型都有不同的I2C地址,。封裝上,，ADS1110的每種類型都以EDx為標(biāo)識，其中x表示地址變量,。
3.2寄存器
ADS1110含有輸出寄存器和配置寄存器,，可通過I2C端口進(jìn)行訪問。輸出寄存器存儲A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果,，而配置寄存器用于設(shè)置ADS1110的工作方式,，數(shù)據(jù)速率和可編程增益放大器，也可用于查詢器件狀態(tài),。
3.3 ADS1110的讀寫
3.3.1讀操作
若從ADS1110中讀取輸出寄存器和配置寄存器的內(nèi)容,，需對ADS1110尋址。從ADS1110中讀取3個字節(jié),，前2個字節(jié)是輸出寄存器的內(nèi)容,，第3個字節(jié)是配置寄存器的內(nèi)容。讀操作時,，只讀前2個字節(jié)而不讀第3個字節(jié),。ADS1110的讀操作時序如圖3所示。
3.3.2寫操作
為了對配置寄存器寫操作,，要對ADS1110尋址,，并向配置寄存器寫入1個字節(jié)，但不能向輸出寄存器寫人字節(jié),。其寫操作時序如圖4所示,。
關(guān)鍵字：串行AD轉(zhuǎn)換器 ADS1110 AT89C51
4 ADS1110在AT89C51系統(tǒng)應(yīng)用
4.1硬件設(shè)計
由于AT89C51單片機(jī)沒有I2C總線接口，可通過軟件模擬實現(xiàn)與I2C總線器件的連接,。具體方法是將單片機(jī)的I／O接口連接至I2C的數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL,。通過軟件控制時鐘和數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)靈活性強(qiáng)。
圖5所示是數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng),，采集工業(yè)現(xiàn)場的4路模擬信號并輪詢顯示,。采用4個ADS1110作為A／D轉(zhuǎn)換器，地址為ED0～ED3,。具有I2C總線接口的EEPROM AT24C16作為存儲器,。本系統(tǒng)有4位LED數(shù)碼顯示管和4個參數(shù)設(shè)定按鍵。采集數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波,、16進(jìn)制→工程值轉(zhuǎn)換后,，送至數(shù)碼管輪詢顯示。ADS1110和AT24C16的I2C接口連ADSl110數(shù)據(jù)線SDA至單片機(jī)的P1.0,，時鐘線SCL連接單片機(jī)的P1.1,，上拉電阻阻值選10 kΩ。
4.2軟件設(shè)計
按照硬件電路,，編寫A／D轉(zhuǎn)換子程序為ADS0,，其中嵌套調(diào)用了START，為起始命令子程序,，F(xiàn)SDZ1為向ADS1110發(fā)送單個字節(jié)命令的子程序,，ADREAD是讀取輸出寄存器和配置寄存器的子程序，STOP是停止命令子程序,。ADS0只對地址為ED0的ADS1110讀數(shù),，如果要讀取其他ADS1110，只需更改地址即可,。系統(tǒng)中ADS1110的工作方式選用默認(rèn)設(shè)置,，即配置寄存器內(nèi)容為#8CH，所以程序未向配置寄存器寫入數(shù)據(jù),。程序代碼如下：
5 結(jié)束語
ADS1110是一款高性價比具有I2C總線接口的串行A／D轉(zhuǎn)換器,。ADS1110已在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用，并用于現(xiàn)場,。實踐證明,，ADS1110和單片機(jī)組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，占用I／O端口少,、功耗低,，適用無電源場合。但需注意的是,，因I2C總線為串行擴(kuò)展總線,，數(shù)據(jù)采集時不能用于實時速度要求較高的場合。