1 CS5530_F1简介
1.1 主要技术参数
主要技术参数为高精度,24 位数据输出,0.0015%非线性误差;Δ-Σ模/数转换结构,噪声小,抗干扰能力强;三线制串行接口,可灵活与微处理机或SPI连接;内设滤波器和程控放大器,其放大器增益为64,可直接连接力值传感器或应变传感器;字节传输速率从6.25～3 840 S/s;电源供电50或60 Hz,分别有三种供电方式:VA+=5V,VA-=0 V,VD+为3~5 V;VA+=2.5 V,VA-=-2.5 V,VD+为3~5 V;VA+=3 V,VA-=-3 V,VD+=3 V;参考电压VREF高不超过模拟电压VA;内设偏移、增益标定寄存器。
1.2 外部管脚性能
CS5530_F1为20 脚DIP 封装,引脚排列见图1 。
图1 CS5530_F1外部管脚图
AIN1+,AIN1-为差分模拟信号输入端;C1,C2为内部测量放大器外接电容端;VA+,VA-为正负模拟电源端;A1,A0为外部通道开关选择线;OSC1,OSC2为外部时钟晶振连接端;SCLK为串行时钟输入端;SDO为串行数据输出端;SDI为串行数据输入端;CS为片选信号端,低电平有效;VD+为正数字电源端;DGND为数字信号地;VREF+,VREF-为差分参考输入端;NC为空端。
1.3 内部结构功能
CS5530_F1内部结构如图2所示,芯片内共有命令、功能设置、偏移、增益、数据转换等五个寄存器。
图2 CS5530_F1内部结构图
命令寄存器为8 位,可读/写。每次对CS5530_F1的访问都必须先向此寄存器写入命令字。写入的命令字决定下一步操作是针对偏移、增益、数据转换、功能设置中哪一个寄存器,是读操作还是写操作。通过该寄存器还可以完成偏移、增益的标定,发送初始化所需要的脉冲序列。功能设置寄存器为32位,可读/写。该寄存器功能强大,负责A/D各种模式的设置。对其读/写必须先写命令寄存器。偏移寄存器为32位,可读/写,芯片初始化时可完成数据偏移量的修正。增益寄存器为32位,可读/写,芯片初始化时完成模拟输入数据增益的确定。数据转换寄存器为32位,只读,前24位为转换的数据,后8位为数据溢出标志。
2 CS5530_F1在拉力试验机中的应用
2.1 硬件电路
拉力试验机采用上、下位机结构,上位机采用PC机进行数据处理和图表制作。下位机采用单片机进行力值、形变位移数据的实时采集及电机的正反转速度控制,单片机与PC机之间采用RS 232通信。CS5530_F1负责载荷力和试样变形量的智能化A/D采样,要求具有比较强的实时数据采集能力,数据**可靠。CS5530_F1与力值传感器有三种接法:0～5 V,-2.5～+2.5 V,-3～+3 V,每一种接法都有对应的参考电压VREF。为了消除输入干扰信号,在两个差分输入端接有RC滤波元件。由于CS5530_F1是串行A/D,与微处理机接口十分方便。CS5530_F1与Intel52系列单片机的接法如图3所示,只需三线连接。时钟信号由程序产生,P1.7口当I/O口使用。
用图3的连接方式,在程序编写中要注意读/写的时序。写寄存器时,先写入8位写命令字,跟随8个时钟脉冲;然后再写入32位数据,跟随32个时钟脉冲。读寄存器时,先写入8位读命令字,此时输出数据线SDO为高电平,然后再读入32位数据。读/写数据都是高位在前,特别是在读数据转换寄存器时,先写入8位数据转换方式,此时输出线SDO为高电平;再将输出线SDO拉低,输入线SDI保持8个时钟低电平,然后读出32位数据。CS5530_F1的基本读/写时序如图4所示。时钟信号SCLK 在片选信号CS为低电平时才能控制串口数据的进出,片选信号CS为高电平时输出线SDO为高阻状态。
图3 CS5530_F1实际应用硬件图
图4 CS5530_F1基本读写时序
2.2 软件程序
CS5530_F1采集数据程序如图5所示。
图5 CS5530_F1采集数据程序流程图
CS5530_F1没有上电复位功能,这一点特别要注意,只能通过设置寄存器进行软件复位,复位分命令方式和设置方式两种。用命令方式复位至少要发送15个SYNC1命令字(0XFF),一个SYNC0命令字(0XFE)。用设置方式复位,先要向设置寄存器RS位(Reset System)写1,此时复位标志位RV(Reset Valid)被置1;等待8个SCLKS再向RS位写0,注意通过读设置寄存器方能使复位标志位RV被清零。复位工作完成后,才能进行其他寄存器的读/写操作。CS5530_F1复位完成后,通过软件程序设置内部偏移、增益、方式等各寄存器的初始值,先写进入各寄存器的命令字,再写32位初始值。完成初始化工作后,CS5530_F1开始工作,但为了采集数据的准确性,必须通过编程完成数据偏移和数据增益的标定工作,这样读出来的数据才不会有错误。标定程序则通过命令寄存器写入标定命令字即可。