го характера. Не секрет, что программ без опгибок практически не существует. Обнаруживая ошибку в пиратской копии, вы лишены возможности обратиться к разработчику программы с просьбой исправить найденный баг . Именно с этим столкнулся автор настоящих строк несколько лет назад, когда ни один из десятка найденных по разным каналам симуляторов для х51 не был свободен от ошибок.

Поскольку тогда стоимость зарегистрированной версии такого симулятора колебалась в пределах между двумя и тремя сотнями долларов, в целях экономии средств автор решил самостоятельно написать подобный симулятор - предполагалось, что тогда не только не будет проблем с исправлением ошибок и с экономией средств, но и можно будет, сделав этот продукт коммерческим, заработать на его реализации. Так был создан симулятор EMF52L. В настоящий момент, однако, этот продукт практически утратил коммерческую ценность. Но пользователей контроллеров х51, которым он может пригодиться, еще довольно много. Поэтому автор решил предоставить этот симулятор для свободного некоммерческого использования.

Последний (по времени обнаружения) баг был найден одним из зарегистрированных пользователей и исправлен автором чуть более года назад. За последний год информации о новых ошибках не поступало. Тем не менее, гарантировать абсолютную корректность симулятора вряд ли возможно. Поэтому если кто из пользователей обнаружит какую-либо некорректность в его работе, просьба сообщить об этом автору для исправления найденной ошибки.

Ниже приводится краткое описание симулятора EMF52L.

НАЗНАЧЕНИЕ

EMF52L предназначен для отладки программ, написанных для микро-ЭВМ семейства MCS52. Он представляет из себя программно-логическую модель и не осуществляет аппаратной эмуляции упомянутых микро-ЭВМ.

ЗАПУСК ЭМУЛЯТОРА

Вызов эмулятора с отлаживаемой программой осуществляется командой:

EMF52LR.EXE FILENAME.OBJ <Enter>

где FILENAME.OBJ - объектный файл отлаживаемой программы в бинарном формате (т. е. в том, который непосредственно за-

носится в ПЗУ микроконтроллера). Длина FILENAME.OBJ не дол-л<на превышать 32768 байт. Если трансляция программы была выполнена ассемблером TASM, и в текущей директории, помимо файла FILENAME.OBJ, находится файл FILENAME.LST, то в отладочное окно загружается именно листинговый файл со всеми вашими символическими именами и комментариями. В противном случае для отладки используется дизассемблированный встроенным дизассемблером объектный файл. Отметим, что EMF52L не поддерживает символьную отладку с использованием листингов, созданных ассемблерами, отличными от TASMa, и при наличии таких листингов в текущей директории его корректная работа не гарантируется.

Внимание! Для запуска эмулятора требуется немногим менее 310000 байт свободной памяти.

РАБОТА С ЭМУЛЯТОРОМ

1. Память данных

В правой нижней части экрана отображается дамп памяти данных, там вы можете видеть содержимое внутренней или внешней памяти. Переключение между ними осуществляется нажатием на клавишу N . Кроме того, оперативное отображение первых десяти 128-байтных страниц внешней памяти данных осуществляется при нажатии на клавиши О ... 9 . Доступ к последующим страницам обеспечивается по клавишам Ctrl+PgUp)>, Ctrl+PgDn . Также вывести на экран интересующую часть внешней памяти, зная адрес, можно, нажав на клавишу W и введя всего три старшие цифры этого адреса. Переключение между первой и второй страницей внутренней памяти данных осуществляется нажатием на Ноше и End . Клавишами Ctrl+PgUp и Ctrl+PgDn тоже можно пролистывать внутреннюю память, последней страницей которой являются дополнительные 128 байт памяти 52-го процессора. Для редактирования содержимого памяти данных необходимо отобразить дамп, который содержит байты, подлежащие изменению, нажать М , переместить появившийся указатель клавишами перемещения курсора к изменяемому байту и нажать Enter . При этом старое значение байта стирается, вы вводите новое значение, нажимаете Enter , а затем Esc для возврата в ре-л<им отладки.

Максимальный размер поддерживаемой эмулятором внешней памяти данных - 65535 байт.

2. Регистры

В левой нижней части экрана отображаются регистры специальных функций, текущий банк регистров общего назначения и счег-чик команд. Их редактирование осуществляется аналогично редактированию памяти данных, с той лишь разницей, что переход в режим редактирования регистров осуществляется нажатием на R .

Так как все регистры процессора одновременно уместить на экране не удается, то регистры показываются и изменяются частями. При нажатии на клавишу ТаЬ , часть регистров (на экране самая правая колонка) заменяется непоместившимися регистрами. Повторное нажатие ТаЬ возвращает на экран правую колонку регистров.

3. Выполнение программы

Пошаговый режим отладки обеспечивается нажатием на клавишу S . При этом программа эмулирует выполнение микроконтроллером команды с текущего значения программного счетчика PC. Эта команда подсвечена в окне отлаживаемой программы, расположенном в верхней части экрана. Если подсвечена команда вызова подпрограммы LCALL, ACALL, то нажатие на Р эмулирует выполнение всей подпрограммы. Нажатие на С обеспечивает последовательное выполнение программы до тех пор, пока при выполнении не будет встречена точка останова, либо пока не будет нажата клавиша Space ( Пробел ).

4. Точки останова

Для установки точки останова на какой-либо команде необходимо клавишами перемещения курсора установить строку с этой командой в крайнюю верхнюю строку экрана и нажать В . Если перед пролистыванием программы для установки точки останова нажать Enter , а после установки точки останова Esc , то вы восстановите состояние экрана, которое было до пролистывания программы. Повторное нажатие на В при расположении этой строки в верхней строчке экрана снимает точку останова. Снять все точки останова можно нажав Ctrl-i-В .

5. Переход на новый фрагмент программы

Для перехода на новый фрагмент отлаживаемой программы (т. е. не следующий непосредственно за отлаживаемой командой) достаточно установить требуемое значение программного счетчика PC (см. редактирование регистров). Нажатие на Esc после ввода не только установит новое значение PC и подсветит ко-

манду, расположенную по этому адресу, но и расположит строку с этой командой в верхней строчке экрана.

При работе в режиме символьной отладки при скроллинге листинга с нажатой клавишей Shift значение PC изменяется синхронно с листингом, указывая на самую верхнюю из команд в текущем состоянии листинга. Подсветка команды, подлежащей вьшолнению, при этом перемещается вместе с вашим перемещением по листингу, что обеспечивает удобный переход к новому фрагменту программы.

6. Загрузка и выгрузка памяти данных

Нажатие на Е2 позволяет сохранить в файле текущее значение PC, внутренней и внешней памяти данных и регистров. При этом в открывшемся диалоговом окне вам нужно ввести имя файла, в котором эти данные будут сохранены. Нажатие на ЕЗ позволит вам загрузить PC, память данных и регистры из файла, имя которого вы введете в соответствующем диалоговом окне. Файлы с содержанием PC и данных создаются и должны сохраняться в текущей директории.

7. Калькулятор

Вполне возможно, что в процессе отладки вам понадобится что-то подсчитать или перевести число из десятичной системы счисления в шестнадцатеричную и наоборот. Для этого служит встроенный целочисленный калькулятор, вызываемый нажатием клавиши Р4 . Калькулятор способен выполнить четыре основных арифметических действия. Клавиша BackSpace предназначена для удаления последней набранной цифры числа, а клавиша Delete для сброса калькулятора. Калькулятор может работать как в десятичной системе счисления, так и в шестнадцатеричной. Переключение между системами осуществляется нажатием на клавишу Н .

8. Сброс, краткая помощь, вызов DOS, выход из эмулятора

Сброс внутренней памяти данных осуществляется нажатием на С , при нажатии на Е1 вы получите полный перечень горячих клавиш программы и их назначения. Если есть нужда временно выйти в DOS, то в этом поможет Ctrl+D , выход из программы - клавиша Q .

ОГРАНИЧЕНИЯ

Автор умышленно ограничил возможности отладчика, не вводя в него реакцию на прерывания, работу таймеров и последовательно-

го канала - без средств аппаратной отладки и работы в режиме реального времени эти функции все равно не дают возможности полностью отладить вашу программу, существенно усложнив EMF52L. Действия микроконтроллера в этих ситуациях пользователь может смоделировать сам с использованием возможностей эмулятора, описанных выше. Для тех, кто не сможет обойтись без этих возможностей, рекомендуем обратится к продуктам других фирм.

ложение 8

24-РАЗРЯДНЫЕ АЦП ОТ ANALOG

DEVICES - ЗАКОНЧЕННЫЕ

СИСТЕМЫ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Появление специализированных интегральных микросхем и снижение энергопотребления традиционных, таких как операционные усилители, микроконтроллеры, аналого-цифровые преобразователи и т. д. - привело к лавинообразному росту радиоэлектронных устройств, имеющих автономное питание. В немалой степени этому также способствовали широкое внедрение так называемых трехволь-товых микросхем (т. е. таких, параметры которых нормированы для питающих напряжений в диапазоне 2,7...3,6 В) и DC-DC преобразователей, позволяющих получить стабилизированное 3- или 5-воль-товое питающее напряжение из нестабильного, снимаемого с 1-2 батареек.

Особую группу из вышеупомянутых радиоэлектронных устройств составляют измерительные приборы. От чисто цифровых, таких как калькулятор, их отличает наличие датчика, преобразующего измеряемый параметр в электрический сигнал, АЦП и усилителя. Редкий измерительный прибор может обойтись без последнего, поскольку в большинстве случаев амплитуда преобразованного сигнала составляет милли-, микро- или нановольты. Да и датчики с токовым выходом требуют преобразователь ток-напряжение, который чаще всего выполняется на основе все того же усилителя.

Современные операционные усилители по своим точностным параметрам далеко ушли от своих предшественников, незабвенных uA709 и LM102, известных нам как 140УД1 и 153УД2. Однако изжить зависимость сигнала на выходе ОУ от питающего напряжения и от разбаланса плюсового и минусового питания создателям совре-

меииых ОУ так до сих пор и не удалось. В связи с этим во многих приборах узел питания является чуть ли не самым сложным. Особенно ярко это проявляется в изделиях, созданных на основе микроконтроллеров с интегрированными ЦАП, АЦП, источником опорного напряжения и т. п. - весь прибор может быть выполнен на основе всего 5-6 микросхем, две-три из которых формируют требуемые питающие напряжения. Да и тепловые потери на каком-нибудь последовательном стабилизаторе напряжения могут составлять чуть ли не половину от всей потребляемой устройством энергии.

В свете сказанного очевидна необходимость в решениях, позволяющих оптимизировать схемотехнику подобных устройств. Одним из них может являться использование микросхем AD771 l-.A.D77i4, а также AD7730 и AD7731, производимых фирмой Analog Devices.

ОСОБЕННОСТИ МИКРОСХЕМ

По своему функциональному назначению эти микросхемы принадлежат к аналого-цифровым преобразователям, хотя правильнее их считать даже не чипами, а практически закопченными системами аналого-цифрового преобразования для низкочастотных измерений. Они принимают низкоуровневые сигналы непосредственно от датчиков и выдают в последовательном формате цифровое слово - результат преобразования. Использованный сигма-дельта метод преобразования позволяет достичь разрешения до 24(!) разрядов. Точность преобразования достигает 0,0015 %, среднеквадратическое значение приведенного ко входу шума в лучшем случае может быть не выше 140 нВ. Ошибки на концах шкалы и эффекты температурного дрейфа устраняются внутренней автока/шбровкой, корректирующей ноль и коэффициент усиления внутреннего усилителя. Сигнал от источника поступает на входной каскад с программируемым усилением, построенный на основе аналогового модулятора. Выходной сигнал модулятора обрабатывается внутренним цифровым фильтром. Первая частота режекции последнего программируется путем занесения кодов в соответствующие внутренние управляющие регистры микросхемы, что позволяет программным путем регулировать граничную частоту фильтра и время установления.

Некоторые из перечисленных АЦП имеют до трех дифференциальных входов, которые по желанию разработчика могут быть программно переконфигурированы в большее количество (до пяти) псевдодифференциальных. Некоторые из микросхем снабжены встроенным источником опорного напряжения, а также генератором стабильного тока, необходимым для работы с резистивными датчиками. Таким образом, использование AD7711-AD7714, AD7730, AD7731

может позво;[ить обойтись без громоздких схем предварительного усиления сигнгша и форлшрователей 1П1тания для них. В итоге упрощается конструкция изделия, снилсается себестоихлюсть комплектующих, сокращается время настройки электронной схемы (что опять-таки -удешевляет изделие), повышается его надежность - сюво.м ваше изделие приобретает хорошие шансы стать конкурентоспособным с лучшими аналогами, в том числе и импортного происхождения.

Бее АЦП выполнены по КМОП-технологии, вследствие чего их энергопотребление чрезвычайно мало: например, для AD7714 это 500 мкА при тактовой частоте 1 МГц или 1 мА на 2,5 МГц. В дежурном режи.ме ее потребление може быть снижено до 15 мкБт, рекомендуемое питающее напряжение - 5 В, есть и 3-вольтовая версия этой микросхемы. Выпускаются эти микросхемы в 24-выводных кор-iiycax типов SOIC и DIP (последние - 0,3-дюймовые пластмассовые или керамические) и 28-выводных SSOP. Они идеально подходят для применения в интеллектуальных системах, управляемых микроконтроллерами или цифровыми сигнальными процессорами, поскольку установка коэффициента усиления, полярности сигнала, выбор канала, конфигурация входов и частота фильтра осуществляются программно. В них реализованы функции автокадибровки, систем-lioii калибровки и фоновой калибровки; допускается считывание и молдификация внутренних калибровочных регистров. Необходимо отметить, что внутренняя разрядность AD7711-AD7714, AD7730, AD7731 - 33 бита, хотя результат преобразования передается в микроконтроллер в 24- или 16-битном представлении. Микросхемы имеют последовательный интерфейс, допускающий работу в трехпро-водной конфигурации.

РАБОТА AD7714

Краткое описание выводов

Из ранних микросхем (AD7711-AD7714) наиболее сложной внутренней структурой (и, как следствие этого, более развитыми функциональными возможностями) отличается AD7714, в связи с чем мы рассмотрим ее чуть более подробно. Она имеет три независимых дифференциальных входа. Однако если все измеряемые сигналы изменяются относительно общего провода, то она может вести измерения по пяти каналам (один из входов, A1N6, соединен с общим проводом, а пять остальных, A1N1-AIN5 - с незаземленными концами соответствующих источников сигнала). AD7714 не содержит внутреннего источника опорного напряжения - оно должно вырабатываться в вашем устройстве. Микросхема имеет раздельные цепи

питания внутренних аналоговой и цифровой частей, но на практике чаще всего объединяют не только аналоговую и цифровую земли ,-но и оба питания (рис. 1).

ANALOG

+5V О-

SUPPLY iomf:±: o.imf :

г и.1ИГ -г-

V V

0.1 [iF

DIFFERENTIAL ANALOG INPUT 1

DIFFERENTIAL ANALOG INPUT 2

DIFFERENTIAL ANALOG INPUTS

AVbd DVdd 1AINI

bAlN2

) AIN3 ) A1N4

>A1N5 JAINS

DRDY CS

DOUTQ

RECEIVE

ANALOG +5V SUPPLY

+5V- -

analog , ground

digital , ground *

SCLK

AD7714 Oagnd

ODGND

RESET SYNC

AD780 GND

:iopF o.imf

V V

STANDBY pREFlN(+)

MCLK IN

r-OREFINH V MCLK out

г-qbuffer

CRYSTAL OR CERAMIC ij~ RESONATOR

Рис. 1

Для связи с микроконтроллером (МК) AD7714 имеет входы SCLK, DIN и выход DOUT - по первому контроллер передает сигнал, фронт или спад которого записывает в микросхему бит, установленный им на DIN, или выводит при чтении очередной бит на DOUT. Вход CS служит, как обычно, для активирования микросхемы, выход DRDY сообщает контроллеру о завершении цикла преобразования (при отсутствии свободных входов у МК использование DRDY необязательно - информацию о готовности данных можно получить и путем считывания старшего бита регистра обмена). AD7714 содержит встроенный тактовый генератор, для запуска которого достаточно соединить с выводами MCLKIN и MCLKOUT кварцевый или керамический резонатор. Наиболее употребимыми являются резонаторы с частотами 2,4576 и 1 МГц.

Допустимо тактирование микросхемы внешним тактовым сигналом, подаваемым на вход MCLKIN.

Регистры

AD7714 содержит 8 внутренних регистров - обмена, режима, верхний и нижний регистры фильтра, тестовый, данных, калибровочный нуля шкалы и калибровочный полной шкалы. Доступ к регистрам осуществляется по последовательному каналу. Последние три регистра- 24-разрядные, остальные - 8-разрядные.

Основным из них является регистр обмена, который МК может как читать, так и обновлять. Этот регистр определяет, будет ли следующая операция чтением или записью и какой из регистров при этом будет читаться (записываться). После включения, сброса или по завершении любой операции чтения/записи AD7714 ожидает запись в регистр обмена. Другими словами, записываемый в микросхему байт автоматически оказывается в этом регистре.

Последовательность записи информацию в какой-либо регистр (или считывания ее оттуда, если это допустимо) приведена ниже. Вначале нужно записать в AD7714 8-битное слово, которое содержит сведения о том, с каким из регистров мы будем работать (и будем ли мы писать туда что-то или читать оттуда). Как уже сказано, слово это автоматически попадет в регистр обмена. Прочитав его, AD7714 осуществит требуемые контроллером чтение или запись в соответствующий регистр, после чего вновь будет ожидать записи в регистр обмена с новыми предписаниями.

Мы не случайно так подробно описали идеологию обмена МК и AD7714 - она сильно отличается от той, которая принята в наиболее распространенных последовательных АЦП, в том числе и производимых самой Analog Devices.

Отметим, что при записи в регистр обмена первый из записываемых бит должен быть нулевым. Если же первые несколько бит, пересылаемых в AD7714 в то время, как она ожидает запись в регистр обмена, будут единичными, она их попросту проигнорирует и начнет запись лишь с того момента, когда найдет нулевой бит.

Структура регистра обмена приведена в табл. 1, соответствие битов RS2-RS0 регистрам AD7714 - в табл. 2, соответствие битов СН2-СНО каналам AD7714 - в табл. 3.

Следующим важным регистром является регистр режима. Заносимая в него информация определяет коэффициент усиления К^ внутреннего усилителя выбранного канала (1, 2,4, 8,128) и режим работы - оцифровка сигнала или какая-либо калибровка АЦП. При этом возможны следующие режимы калибровки:

Таблицщ

Примечания.

1. При записи бит 7 должен быть установлен в О, при чтении он дает состояние вывощ DRDY .

2. R/W установлен в О - будет операция записи в регистр, в 1 - чтения из регистра.

Таблица 2

Таблица 3

автокалибровка нуля шкалы - оба входа входного усилителя заземляются , и производится его балансировка до получения нулевого выходного сигнала;

автокалибровка полной шкалы - на вход усилителя подается максимально допустимый сигнал, равный UJy, и его усиле-

ние подстраивается до получения на выходе сигнала, равного опорному;

автокалибровка - последовательно выполняемые автокалибровки нуля шкалы и полной шкалы;

системная калибровка нуля шкалы - датчик измеряемой физической величины должен подать на вход AD7714 сигнал, вырабатываемый в состоянии, соответствующем принятому за нулевое. AD7714 подстроится таким образом, что до следующей такой операции при измерении напряжения, равного вышеупомянутому, вырабатываемый им код будет нулевым ;

системная калибровка полной шкалы - датчик должен подать на вход AD7714 сигнал, вырабатываемый в состоянии максимального отклонения измеряемой величины от нулевого. AD7714 сформирует код, соответствующий максимальному результату измерения;

системная калибровка смещения - последовательно выполняемые системные калибровки нуля шкалы и полной шкалы; фоновая калибровка- перед каждым измерением автоматически производится автокалибровка нуля шкалы. Структура регистра режима приведена в табл. 4, режимов рабо-- в табл. 5.

Таблица 4

Примечание. Биты G2...G0 определяют коэффициент усиления внутреннего усилителя - от 128 (1;1;1) до 0(0;0;0). Возможности двух младших битов подробно описаны в фирменном руководстве по использованию микросхем.

Таблица 5

Таким образом, приняв соответствующую команду, AD7714 подстраивается таким образом, что компенсируются дрейфовые смещения как внутри самой микросхемы, так и датчиков-преобразователей (если, разумеется, система может быть установлена перед соответствующей калибровкой в нулевое состояние и в состояние максимального отклонения от него). И что весьма ценно, в отличие от большинства доступных пользователю АЦП, AD7714 для реализации этих подстроек не нуждается в каких-либо дополнительных аппаратных средствах - свойство чрезвычайно полезное при создании аппаратуры, выпускаемой крупными сериями.

Структура верхнего и нижнего регистров фильтра приведена в табл. 6 и 7. Заносимая в них информация определяет, является ли сигнал в измеряемом канале биполярным или униполярным (В /U равно О или 1 соответственно), а также разрядность результата измерения, передаваемого от AD7714 в микроконтроллер (WL равно О или 1 - соответственно 16 или 24 бита) и первую частоту режекции внутреннего цифрового фильтра. Записанное в биты FS0-FS11 число (code) должно лежать в пределах от 013Н до FAOH (в десятичном эквиваленте от 19 до 4000), что при тактовой частоте AD7714 f (clkin)=2,4576 МГц обеспечивает первую частоту режекции f (notch) в диапазоне от 1,01 кГц до 4,8 Гц: f (notch) f (clkin)/code/128. При изменении code форма АЧХ и ФЧХ фильтра не меняется, меняются лишь частоты режекции и полоса пропускания.

Таблица 6

Примечание. Возможности битов Bits и Bit4 подробно описаны в фирменном руководстве по использованию микросхем.

Таблица 7

Аналоговые входы AD7714 могут работать как с униполярными, так и с биполярными входными сигналами. Но последнее вовсе не означает, что на аналоговом входе допускаются полноценные отрицательные сигналы большой амплитуды - для правильного функ-

ционирования микросхемы напряжение на аналоговом входе, кото-рьпг доллчсн иметь более высокий потенциал, не должно опускаться относительно другого входа ниже чем на 30 мВ. Поясним сказанное примерами.

Как от.мечалось, входные каналы могут быть конфигурированы как полностью дифференциальные или как псевдодифференциальные (AIN1-AIN5 относительно AIN6). В любом случае входные каналы образуют пары AIN(-b)-AIN(-). Как следствие этого, напряжение на любом из входов АШ(-Ь) исчисляется относительно напряжения на соответствующем АШ(-). Например, если AIN(-) = -Ь2,5 В, = +2,5 В, К = 2 и установлен униполярный режим, то диапазон допустимых напряжений для входа АШ(-ь) будет -Ь2,5...3,75 В. Для биполярного режима и тех же АШ(-) и Uref диапазон напряжений для входа AIN(-I-) будет -Ы,25...3,75 В. Если АШ(-) заземлен, то на AIN(-I-) сигнал в биполярном режиме должен лежать в пределах от -30 до +30 мВ.

Отметим, что при изменении с биполярного на униполярный режимы и наоборот в схеме входного усилителя ничего не меняется, меняются лишь кодирование выходных данных и точки передаточной функции, в которых происходит калибровка.

Цифровой интерфейс

Последовательный интерфейс AD7714 состоит из пяти линий: DIN, DOUT, SCLK, DRDY и CS . Линия DIN используется для записи данных во внутренние регистры AD7714, а DOUT - для вывода данных из них. SCLK - это входной последовательный тактовый сигнал - все изменения на DIN или DOUT привязаны к фронтам (или спадам) этого сигнала. DRDY используется как сигнал статуса. Он сбрасывается в О, когда в выходной регистр помещается новый результат преобразования, и устанавливается в 1 после завершения чтения из регистра данных. Кроме того, он также устанавливается в 1 во время обновления выходного регистра, что дает возможность исключить считывание в момент, когда данные недостоверны.

CS, как и везде в микропроцессорной технике, - сигнал выбора микросхемы, необходимый для организации работы более чем одного чипа, обменивающегося с микроконтроллером.

Минимальное количество физических линий, необходимых для организации обмена информацией между AD7714 и контроллером - три. При этом вход CS AD7714 должен быть заземлен, а статус DRDY можно получить путем опроса старшего бита регистра обмена.

На рис. 2 и 3 приведены временные диаграммы операций чтения а записи с использованием сигнала CS для адресации AD7714. Первые из рисунков соответствует чтению из выходного сдвигового регистр^ второй - записи во входной сдвиговый регистр. Диаграммы соответствуют случаю, когда на вход POL подан единичный потенциал. При этом чтение данных со входа DIN (на рис. 2) и вывод их на выход DOUT (на рис.3) происходят во время перепада из О в 1 на входе CLK. Если лее POL =0, то чтение и вывод данных происходят во время перепада на входе CLK из 1 в О, все же остальное - без изменений.

DVdd DVdd

SCLK DOUT

Рис. 2

-И t,4

t,2-

Рис. 3

Ha рис. 4 приведена схема сопряжения AD7714 с микроконтроллером 68HC1L Используется трехпроводный интерфейс, вход CS AD7714 соединен с общим проводом. Сигнал DRDY отслеживается программным путем. 68СН11 конфигурирован в режим ведущий , его бит CPOL установлен в О, а бит СРНА - в L При этом SCLK 68СН11 устанавливается в О на то время, когда он неактивен между операциями обмена. Следовательно, на вход POL AD7714 должен быть подан 0.

В случае, когда необходимо управление AD7714 по ее входу CS, он должен быть соединен с одним из битов порта 68НС11 (например, с

о SYNC

О RESET

SCK О-

68НС11

MISO Q

SCLK

AD7714

, DATA OUT

MOSI о

A DATA IN )POL

Рис. 4

PCI, сконфигурированньш как выход). Возможно также и аппаратное определение статуса DRDY. В одном случае выход DRDY AD7714 должен быть соединен с oднимJИЗ битов порта (например, РСО в режиме входа). Во втором варианте DRDY AD7714 соединяется со входом IRQ 68НС11, и сигнал готовности АЦП вызывает прерывание МК.

На рис. 5 приведена схема сопряжения AD7714 с МК семейства х51. Здесь используется стандартный последовательный порт микроконтроллера. Поскольку ух51 и входные, и выходные данные передаются

DVdd

Рис. 5

через один и тот же вывод RxD (он же РЗ.О), то DIN и DOUT у AD7714 объединены и соединены с RxD. Это допустимо, поскольку AD7714 работает в полностью дуплексном режиме - данные, подаваемые иа ее вход при выводе информации из нее игнорируются. Тактовый сиг-нал х51 в промежутках между обменами данными устанавливается в 1 поэтому вход POL AD7714 тоже должен быть установлен в 1.

При обмене по последовательному каналу х51 первым передает (или принимает) младший бит, в то время как AD7714 ждет старший. Поэтому перед операцией обмена микроконтроллер должен осуществить перестановку порядка битов в словах, для чего разра--ботчик должен предусмотреть соответствующую подпрограмму.

На рис. 6 приведена схема сопряжения AD7714 с DSP семейства ADSP-2103. В такой конфигурации, чтобы зафиксировать момент обновления регистра данных, должен отслеживаться программным путем бит DRDY регистра обмена. Возможен также вариант, когда сигнал DRDY подается на вход IRQ2 ADSP-2103. Выводы RFS и TPS ADSP-2103 конфигурируются как выходы с активным низким уровнем; выходом также является и SCLK. На вход POL AD7714 подается нулевой потенциал. Поскольку ADSP-2103 выдает сигнал SCLK непрерывно, AD7714 после завершения операции обмена должна отключаться сигналом CS, что и происходит, когда и RFS, и TFS ста-новятся неактивными. Нулевой сигнал на любом из этих выводов активирует AD7714. Чтобы гарантировать правильную работу интерфейса, частота последовательного тактового сигнала не должна превышать 3 МГц.

DVdd

RFS TFS

ADSP-2103/2105

DR(X

Ha рис. 7 приведен алгоритм программы конфигурирования д07714 и чтения результата преобразования. Здесь показана также последовательность слов, которые должны быть занесены в регистры AD7714. Конкретно устанавливается тестовый канал (AIN6/AIN6), единичное усиление, ток определения перегорания датчика отключен, биполярный режим, длина слова - 24 бита, бит BST=0, число FS11-FS0 выбрано равным 4000дес.

Применение AD7714

Одна из основных областей применения AD7714 - это измерение температуры, точнее, сигналов с тремодатчиков (термопар, термосопротивлений). На рис. 8 приведена схема измерения с термопарой. В этой схеме АР7714 используется в буферированном режиме, чтобы с целью устранения шумовых пичков, наводимых в подводящие провода термопары, можно было на входе установить конденсаторы большой емкости.

thermocouple

junction я

41-Wv

Рис. 6

Рис. 7

На рис. 8 приведена схема измерения с терморезистором (RTD). Использована так называемая четырехпроводная схема. Ток через термосопротивление задается внешним источником. Его падение Напряжения на сопротивлении 6,25 кОм (оно должно быть преце-зионным, с минимальным температурным дрейфом) формирует также и опорное напряжение. При таком подходе незначительная нестабильность этого тока не сказывается на точности измерений - изменение напряжения на терморезисторе компенсируется пропор-

REFIN(t)

*5V -AVrir

rvw-

REF IN (-)

AD7714

PGA A = 1-128

AGND

SERIAL INTERFACE

CLOCK GENERATION

REGISTER BANK

IIXXZI

I-►<> DRDY

-<> POL

BUFFER DOUT DIN CS

Рис. 8

циональным изменением опорного. Провода, соединяющие входы AIN1 и AIN2 с терморезистором, имеют малое сопротивление, да и ток, текущий по ним, пренебрежимо мал, поэтому падение напряжение на них практически нулевое, благодаря чему падение напряжения на проводах, соединяющих терморезистор с общим проводом и с источником напряжения не вносит погрешности в результат измерения.

На рис. 9 приведена схема соединения AD7714 с тензодатчиком, обычно используемая при измерении давления. Сигнал снимается с диагонали моста. Напряжение, используемое для его возбуждения, формирует также и опорное, что, как и в предыдущем случае, делает устройство нечувствительным к его вариациям (естественно, в разумных пределах).

ОСОБЕННОСТИ AD7710-AD7713

Не вдаваясь в отличия от AD7714 во внутренней структуре (для знакомства с ними рекомендуем читателям каталоги Analog Devices), кратко ознакомимся с основными аппаратными особенностями остальных микросхем рассматриваемого семейства.

AD7710-AD7712 снабжены встроенными источниками опорного напряжения 2,5 Б, что удобно при работе с датчиками, вырабатывающими ЭДС без пропускания через них какого-либо тока от внешнего источника, например, с термопарами или фотодиодами. AD7710 имеет два независимых дифференциальных входа, а AD7711 - один

Рис. 9

независимый дифференциальный и один обычный (относительно общего провода). Функциональные схемы этих микросхем приведены на рис. 10 и 11 соответственно.

REF REF pD °DD Щ-) INI*) -о-о-

bias <?-

2.5V REFERENCE

CHARGING BALANCING АЛ) CONVERTER

♦0 SNC

CLOCK GENERATION

SERFAL INTERFACE

-o-c-o-X-X--i-t-4Д-

AGND DGND Vjs RFS TFS MODE SDATA SCLK DRDY AO

MCLK IN

CLK OUT

Рис. 10

Далее, AD7711 имеет два встроенных источника стабильного тока 200 мкА. Их использование позволяет строить трехпровод-ные схемы измерения температуры на термосопротивлениях. Одна из таких схем приведена на рис. 12. Падение напряжения на проводе Rl, компенсируется таковым на Rj- Стекают на землю эти токи по проводу Rl3-