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標題: 一個高精度24位ADC芯片ADS1222的使用方法及參考電路 [打印本頁]

作者: yonko 時間: 2023-10-1 20:56
標題: 一個高精度24位ADC芯片ADS1222的使用方法及參考電路
前一段時間，在做單片機、PLC、電路板、控制器/箱、儀器儀表、機電設備或系統、自動化、工控、傳感、數據采集、自控系統、控制系統，物聯網，電子產品，軟件、APP開發設計定制定做開發項目時，有要求用到24位的高精度ADC，用于對外部信號采集。
經查閱，初步獲得一款滿足要求的芯片：ADS1222，本文就介紹該芯片及其使用方法。

ADS1222是一個2通道、24位、Δ-∑-對數-數字（A/D）轉換器。它在TSSOP-14封裝中提供了出色的性能和低功耗。這個ADS1222非常適合要求苛刻的高分辨率測量，尤其是在便攜式系統以及其他節省空間和功率受限的應用中。Δ-∑調制器和數字濾波器構成基礎A/D轉換器。模擬調制器具有±5V差分輸入范圍。輸入多路復用器（mux）是用于在兩個單獨的差分輸入之間進行選擇通道。可以選擇一個緩沖區來增加輸入測量阻抗。一個簡單的2線串行接口提供了所有必要的控制。數據檢索、自校準和待機模式只需幾個簡單的波形。當僅需要單個轉換時，ADS1222可以快速關閉（待機模式）在兩次測量之間處于空閑狀態時降低了整體功耗，ADS1222s可以連接在一起以創建同步采樣多通道測量系統，ADS1222設計用于輕松連接諸如MSP430的微控制器。ADS1222支持2.7V至5.5V電源。在3V操作中功耗通常小于1mW，待機模式下為1µW。
主要特點有：
⭕帶4MHz時鐘的240SPS數據速率；
⭕20位有效分辨率；
⭕雙差分輸入復用器通道；
⭕引腳可選擇，高阻抗輸入緩沖器；
⭕±5V差分輸入范圍，建議在GND+0.05V至VDD−1.5V之間，超出會降低精度；
⭕0.0003%INL（典型值），0.0015%INL（最大值）；
⭕自校準；
⭕簡單的2線串行接口；
⭕片上溫度傳感器；
⭕待機模式下的單次轉換；
⭕低電流消耗：300µA；
⭕模擬電源：2.7V至5.5V；
應用場景：
⭕手持式儀器；
⭕便攜式設備；
⭕工業過程控制；
⭕磅秤等。
1、封裝及引腳說明

2、參考電路

ADS1222支持5V供電電源，將VDD接直流電源正極，GND接直流電源負極。
CLK給予一定頻率的脈沖信號給ADS1222，為TTL電平，一般為2MHz.
一般不用片上溫度傳感器，那么TEMPEN接0 (0V)，選擇接入外部模擬量通道。
一般需要開啟緩沖器以獲得高輸入阻抗，那么BUFEN接1（5V).
參考電壓一般接高精度2.5V。
3、使用說明
ADS1222輸入的模擬量電壓在GND + 0.05V to VDD − 1.5V范圍內擁有較高的精度，超出這個范圍則精度降低。
其一般使用流程如下：
（1）通道選擇
ADS1222是雙通道的模數轉換器，每個芯片里面有2路模擬量輸入通道，在使用時，首先得選擇通道，設置引腳MUX則可選擇通道。
MUX接0（0V），表示選擇通道1，MUX接1（5V），表示選擇通道2.
（2）等待轉換完成
將SCLK引腳拉低，并監測DRDY/DOUT引腳的電平，當其為0時，表示ADC轉換完成。
（3）讀取數據
a,只讀取數據，需要24個脈沖
數據在串行時鐘SCLK的驅動下輸出，先輸出數據的高位，然后輸出數據的低位，直到把全部24位數據輸出完。此時需在SCLK的下降沿后讀取數據，ADS1222在每個SCLK脈沖時輸出一位數據。
在第24個SCLK脈沖時SCLK保持為高，那么ADS1222則進入待機模式。

b,讀取數據后強制DRDY/DOUT引腳為高，需要25個脈沖
在前面24位數據輸出完后，SCLK再給一個脈沖，ADS1222將強制DRDY/DOUT引腳為高。

c,ADS1222自校準，需要26個脈沖

（4）數據解析
ADS1222的數據采用二進制補碼的方式存儲的，為24位，傳輸時高位在前。最高位為符號位，0為正數，1為負數。當獲得的數據為正數時，原碼即補碼，當為負數時，原碼等于除符號位以外的數據位全部取反后加一。

當模擬量輸入電壓為2倍參考電壓（一般5V）時，輸出的數據為（7FFFFFh，二進制為0111 1111 1111 1111 1111 1111），可知符號位為0為正數，正數的補碼即原碼，其余為全為1表示測量為正電壓的最大值5V。
當模擬量輸入電壓為0V時，輸出的數據為（000000h，二進制為0000 0000  0000 0000 0000 0000），可知符號位為0為正數，正數的補碼即原碼，其余為全為0表示測量為0V。
當模擬量輸入電壓約為2倍負參考電壓時，輸出的數據為（800000h，二進制為1000 0000  0000 0000 0000 0000），可知符號位為1為負數，將補碼轉換為原碼，為1 1000 0000 0000 0000 0000 0000（對于此數，負數的補碼求原碼后，數據變成25位（1位符號位+24位數據位）），表示測量為負電壓的最小值約-5V。
ADS1222說的是24位分辨率傳感器，但是其最高位是符號位，實際來說只有23位分辨率。業務:3w點yonko-tech點com
4、       參考程序
一個單片機C語言的參考程序如下：
sbit DOUT=P1^0;
sbit SCLK =P1^1;
sbit MUX1222 =P1^2;
unsigned long adc_convert_ch0()       //通道0的AD轉換程序
{
unsigned long xdata adc_result=0;
unsigned char i=0;
unsigned char j=0;
//復位ADS1222
SCLK1222=0;             //拉低SCLK
MUX1222=1;
delayus(1);    //軟件延時1us,其實延時100ns即可覆蓋大部分場景
MUX1222=0;                      //復位并選擇低位的通道（mux由1變為0，表示通道復位+選擇通道0.假如是選擇通道1，那么mux引腳先0后1即可）
delayus(1);
//等待轉換完成。業務:3w點yonko-tech點com,扣扣：二五三一26三七二六
while(DOUT ==1)       //當DRDY/DOUT =0時轉換完成
{ delayms(1);
j++;
if(j>=20) break;//等了20ms還沒轉換完成，退出等待
}
if(j<20) //只有轉換時間小于20ms的才正確，才讀取
{
//獲取數據
for(i=0;i<24;i++)                //讀取數據，0-23共24個數據位
      {
      SCLK1222=0;                      //拉低SCLK
      delayus(1);
      SCLK1222=1;                //拉高SCLK
      delayus(1);
      adc_result=adc_result<<1;
      if(DOUT==1)
            {adc_result=adc_result | 0x00000001UL;}
      else
            {adc_result=adc_result & (~0x00000001UL);}
      }
//輸出第25個脈沖，強制DRDY/DOUT為高
SCLK1222=0;       //拉低SCLK
delayus(1);
SCLK1222=1;  //拉高SCLK
delayus(1);
SCLK1222=0;  //拉低SCLK
delayus(1);
return       adc_result;
}
}
//說明：以上程序是按照數據表編寫的，還沒來得及上芯片驗證，僅供參考。
本文來自于對手冊的解析，可能有誤，詳細的使用說明可查閱ADS1222的原版手冊（ADS1222_datasheet）。
沙鷗于成都
參考文獻：
[1] ADS1222數據表（ADS1222_datasheet）

歡迎光臨 (http://m.zg4o1577.cn/bbs/)

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