12位串行模／数转换器ADS1286在温度检测中的应用

摘要：为了实现对温度检测的高精度要求，利用12位分辨率的微功耗A／D转换芯片．ADS1286，配合AT89C2051单片机，对温度检测系统中的温度采集部分进行了硬件和软件设计。将该温度采集电路应用在气流式液相微萃取仪微型加热器的设计中，检测温度范围在0～350℃之间，温度检测精度达到±0．1℃。实践证明，该温度采集电路测量精度高，工作可靠稳定，适用于工业测控瓴域及智能化仪器仪表中对温度检测提出高精度要求的应用场合。
关键词：ADS1286；工业测控；温度采集；智能化仪器

温度检测在工业测控领域中较为常见，一般工业用温度检测系统对检测精度都有很高的要求。利用高精度A／D转换芯片及单片机可以方便地构成测量精度高，性能稳定的温度检测系统。本文采用12位串行控制的A／D转换芯片ADS1286，配合AT89C2051单片机对温度检测系统中的温度采集部分进行设计。ADS1286的串行接口使得电路设计简单，减少了连线，提高了系统的可靠性；较高的分辨率保证了温度检测的高精度要求。

1 芯片介绍
ADS1286是美国BURR—BROWN公司生产的12位微功耗A／D转换芯片，其供电电流仅为250μA，采样率为20 kHz，提供了一个用于两线或三线接口通信，并与SPI或SSI兼容的串行接口。微功耗以及串行接口的特点使得ADS1286非常适合于远距离及需要屏蔽的数据采集的应用场合。ADS1286采用8引脚小型DIP封装形式，VREF为参考电压输入端；+In为同相输入端；一In为反相输入端；GND为接地端；为片选端／低功耗模式选择，当该引脚出现低电平时，芯片片选有效，当该引脚为高电平时为低功耗模式；DOUT为串行数据输出端；DCLOCK为时钟输入端；+Vcc为电源正端(+6 V MAX)。ADS1286芯片内部结构如图1所示，由采样／保持差动放大器、电容数／模转换器CDAC、比较器、逐次逼近寄存器、控制电路及串行接口电路组成。串行接口包含2个数字输入端(DCLOCK和／SHDN)及1个三态输出口DOUT，构成了与微处理器进行串行通信的三线接口。

ADS1286的工作时序如图2所示，上电后，端置于高电平，此时片选无效，DCLOCK端时钟信号输入被禁止，DOUT端呈现高阻状态。端电平发生由高到低的变化后，片选有效，A／D采样时序开始，经过延迟时间tCSD，时钟信号允许接入DCLOCK端，在片选有效后，从第二个时钟信号开始进入A／D转换时序，DOUT端脱离高阻状态，并在每个时钟信号的下降沿输出同步数字序列，在先输出一个无效位(NULL BIT)后，接下来的12个时钟信号每个信号的下降沿DOUT端从高位(MSB)开始输出12位A／D转换结果，并在每个时钟信号的上升沿锁存这12位A／D转换结果。12个时钟信号周期的转换时间结束后直至下一次／SHDN端电平出现由高到低的变化，ADS1286工作在低功耗模式下。

图2(a)与图2(b)的不同之处在于，在DOUT端由高位到低位输出12位A／D转换结果后，若DCLOCK端仍然维持时钟信号，则DOUT端从次低位(LSB+1位)开始由低到高再次输出A／D转换结果，直到／SHDN端电平出现由低到高的变化时停止。若该次A／D转换结果完整输出后，DCLOCK端时钟信号仍然有效，则DOUT端输出低电平信号，此过程如图2(b)所示。