12位串行模／數轉換器ADS1286在溫度檢測中的應用

摘要：為了實現對溫度檢測的高精度要求，利用12位分辨率的微功耗A／D轉換芯片．ADS1286，配合AT89C2051單片機，對溫度檢測系統中的溫度采集部分進行了硬件和軟件設計。將該溫度采集電路應用在氣流式液相微萃取儀微型加熱器的設計中，檢測溫度范圍在0～350℃之間，溫度檢測精度達到±0．1℃。實踐證明，該溫度采集電路測量精度高，工作可靠穩定，適用于工業測控瓴域及智能化儀器儀表中對溫度檢測提出高精度要求的應用場合。
關鍵詞：ADS1286；工業測控；溫度采集；智能化儀器

溫度檢測在工業測控領域中較為常見，一般工業用溫度檢測系統對檢測精度都有很高的要求。利用高精度A／D轉換芯片及單片機可以方便地構成測量精度高，性能穩定的溫度檢測系統。本文采用12位串行控制的A／D轉換芯片ADS1286，配合AT89C2051單片機對溫度檢測系統中的溫度采集部分進行設計。ADS1286的串行接口使得電路設計簡單，減少了連線，提高了系統的可靠性；較高的分辨率保證了溫度檢測的高精度要求。

1 芯片介紹
ADS1286是美國BURR—BROWN公司生產的12位微功耗A／D轉換芯片，其供電電流僅為250μA，采樣率為20 kHz，提供了一個用于兩線或三線接口通信，并與SPI或SSI兼容的串行接口。微功耗以及串行接口的特點使得ADS1286非常適合于遠距離及需要屏蔽的數據采集的應用場合。ADS1286采用8引腳小型DIP封裝形式，VREF為參考電壓輸入端；+In為同相輸入端；一In為反相輸入端；GND為接地端；為片選端／低功耗模式選擇，當該引腳出現低電平時，芯片片選有效，當該引腳為高電平時為低功耗模式；DOUT為串行數據輸出端；DCLOCK為時鐘輸入端；+Vcc為電源正端(+6 V MAX)。ADS1286芯片內部結構如圖1所示，由采樣／保持差動放大器、電容數／模轉換器CDAC、比較器、逐次逼近寄存器、控制電路及串行接口電路組成。串行接口包含2個數字輸入端(DCLOCK和／SHDN)及1個三態輸出口DOUT，構成了與微處理器進行串行通信的三線接口。

ADS1286的工作時序如圖2所示，上電后，端置于高電平，此時片選無效，DCLOCK端時鐘信號輸入被禁止，DOUT端呈現高阻狀態。端電平發生由高到低的變化后，片選有效，A／D采樣時序開始，經過延遲時間tCSD，時鐘信號允許接入DCLOCK端，在片選有效后，從第二個時鐘信號開始進入A／D轉換時序，DOUT端脫離高阻狀態，并在每個時鐘信號的下降沿輸出同步數字序列，在先輸出一個無效位(NULL BIT)后，接下來的12個時鐘信號每個信號的下降沿DOUT端從高位(MSB)開始輸出12位A／D轉換結果，并在每個時鐘信號的上升沿鎖存這12位A／D轉換結果。12個時鐘信號周期的轉換時間結束后直至下一次／SHDN端電平出現由高到低的變化，ADS1286工作在低功耗模式下。

圖2(a)與圖2(b)的不同之處在于，在DOUT端由高位到低位輸出12位A／D轉換結果后，若DCLOCK端仍然維持時鐘信號，則DOUT端從次低位(LSB+1位)開始由低到高再次輸出A／D轉換結果，直到／SHDN端電平出現由低到高的變化時停止。若該次A／D轉換結果完整輸出后，DCLOCK端時鐘信號仍然有效，則DOUT端輸出低電平信號，此過程如圖2(b)所示。