ADS1211在热量表中实现的高精度温度测量

　　1引言

　　热量表是供热体系中按热量计量收费的一个关键仪表和重要依据，其测量精度、工作稳定性等技术指标是非常重要的。热量表工作时，由安装在载热流体上的上行管和下行管上的一对温度传感器给出表示温差的模拟信号，安装在流体人口或回流管上的流量计发出与流量成正比的脉冲信号，热量表采集来自上述三路传感器的信号，利用计算公式算出热交换系统获得的热量，热量表的系统原理图如图l所示。热量计算有焙差法和k系数法，都离不开温度测量[1]。目前大多数热量表厂家的温度传感器都采用PT1O0()或者PT500作为测温元件，但并不是所有厂家在温度测量的精度上也是一样的好，因为最终的温度精度是由A/D转换电路决定的，因此本文提出一种高精度、宽动态特性新型A/D转换器ADS1211，对采集到的温度信号进行模数转换，以此来提高测量的精度[1]。

　　2ADS1211简介

　　ADS1211特点如下:Al〕S12n是具有高精度宽动态范围的A/D转换芯片，它带有自校正E一△A/D转换器;可编程设置采样速率;最低功耗为1.4mw.差分输人;SPI兼容551接口;具有芯片自校准功能;采样数据输出速率在10Hz时有效分辨率可达到20位，采样数据输出速率在1oooHz时有效分辨率可达16位，可使用内部或外部的参考电压，具有可编程的增益放大器。

　　ADS12H含有一个四通道多路开关，内部由可编程增益放大器(PGA)、二阶艺一△调制器、调制控制单元、可编程数字滤波器、微控制器单元、寄存器组(指令寄存器、命令寄存器、数据寄存器、校准数据寄存器)、一个串行接口、一个时钟电路和一个内部2.5v电压基准等组成[2]

　　主要性能有:可编程增益放大器的增益(G)，可设为1、2、4,8、16，而加速因子(TMR)也可设为1、2、4、8、16，它们之间的关系为乘积，应(16。采样精度同增益和加速因子的设置都有关系，具体如表1所示。这里需要指出的是，不能同时追求采样速度和采样精度，只有选取合适的速度和精度才能体现出该芯片的优势。主要功能寄存器有:ADS12n内部有5种功能寄存器。其中指令寄存器(INSR)和命令寄存器(CMR)用于控制转换器的操作。数据输出寄存器(DOR)用于存放最新的转换结果。零点校准寄存器(OCR)和满量程寄存(FCR)用于对转换结果进行校准。

　　3ADS1211与89C52的接口电路

　　ADS12n与单片机采用四线制通信，将ADsI211设置为从动方式，片选信号接地，MODE接地。同步信号输人端DSYNC接高电平，采样数据准备好信号DRDY与单片机的PI.1相连，采样到的数据由SDOUT输出至单片机PI.4，单片机采用查询方式实现对ADC转换结果的读取，单片机的命令由PI.3发出至SDIO，以实现ADS1211各功能寄存器、加速因子、放大器增益的编程设置，特别是通过单片机对ADS12H测量结果的智能判断来确定下次测量时加速因子与放大器增益的最佳选择，以获得最高的测量精度和速度，ADC的同步时钟SCLK　　由单片机软件编程通过Pl.2发出，以实现对ADslZll工作时序的控制。