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1、31 电子技术设计与应用 Electronics Design AD7793; MCU; SPI; high precision temperature control AD7793以一定的速率对模拟输入信号连续采样，采 样速率受系统时钟的控制。采样信号经BUF、PGA 放大，使其输出电平满足电荷平衡ADC的要求，然 后转换成数字脉冲序列，该序列经数字滤波器处理 后，以确定的速率更新数据寄存器中的数据。数字 滤波器的主要作用是抑制串模干扰，不同的更新速 率下，AD7793所选择的数字滤波器也略有不同。数 据寄存器中的数据可以从SPI接口随机读出。 3 AD7793芯片的应用 AD7793的接口
2、电路如图2所示。根据系统的测 量精度和控制精度要求，选择了RTD传感器PT1000 作为测温传感器。PT1000具有良好的长期稳定性、 线性度好、响应时间快，测试电流在允许值范围内， 自热系数小，满足系统的技术要求。PT1000传感器 对温度的变化输出一般是微伏级的微弱信号，但 AD7793具有完整的模拟前端功能，内部集成了低噪 声仪表放大器，且可以设置增益，因而可以直接输 入测量传感器输出的微弱信号，输入信号通过低通 图1 AD7793内部结构框图 32 电子技术设计与应用 Electronics Design & Application 滤波后进入AD7793的A/D输入端。 RTD传感器
3、PT1000电阻接线主要有三种方式： 二线制、三线制和四线制。它们的主要区别在于， 由于引线电阻的存在，则不同的测温方式得到的测 量精度不同，应视使用场合的要求高低而定。二线 制精度较低，无法消除线路电阻的影响，环境温度 的变化对其影响很大，近距离可以使用；三线制是 工业应用中的主流，多一根线主要消除导线电阻的 影响，采用惠斯顿平衡电桥，适合远距离传输。四 线制应用较少，但精度高，能补偿由导线引起的误 差，在高精度测量中广泛应用。在本设备中采用四 线制测温的方式，可以完全消除引线电阻所引起的 误差，满足高精度测量的要求。 对于AD7793的-ADC来讲，参考源的选择 必须满足低噪声、温漂小的要
4、求。虽然已经内置了 电压参考源，无需外接参考源，但为了满足高精度 测量的要求，使用了高精度标准参考电阻(0.2ppm)， 采用比例测量法，应用这种方法，激励源中的噪声 会被抵消掉。 4 AD7793芯片在使用中应注意的问题 4.1 PCB布局 -型ADC具有非常高的分辨率以及极低的噪 声，因此PCB的布局布线对于实现ADC的高性能有 非常大的影响。在PCB的布线中需要注意以下方面： （1）电源：如果可能，尽量使用单独的模拟电源 和单独的数字电源。而且模拟部分的电源要使用线 性电源。如果使用单电源给AVDD和DVDD供电， AVDD和DVDD之间应用磁珠进行隔离。在所有的 AVDD的管脚要用0.
5、1F和10F进行去耦到模拟地 上，所有数字电源管脚要用0.1F进行去耦，接到 数字地上。电源线在PCB上要走尽量宽的线。 （2）地：系统要分为模拟地和数字地两部分， 模拟地和数字地都要是大面积的地平面。ADC芯片 本身模拟管脚与数字管脚都物理上分隔开了，因此 ADC可以跨在模拟地平面和数字地平面的中间， ADC的AGND管脚要接到系统模拟地，ADC的 DGND管脚要接到系统数字地。模拟地和数字地最 终在ADC的附近进行一点相接，这样更能有效降低 接地阻抗和噪声系数。 图2 AD7793前端处理电路 （3）信号：模拟输入信号线线条要宽、采用最 短路径靠近AD7793模拟输入端口。信号的模拟部 分
6、和数字部分要分开，模拟信号线和数字信号线也 要分开，模拟信号线和数字信号线不要穿插，在芯 片下面避免走数字信号。 4.2 软件配置 MCU通过SPI接口对AD7793进行初始化配置， 顺序如下： （1）复位：由于上电期间的任何毛刺电压可能 会破坏寄存器，因此建议在初始化程序中执行复位， 即将32个1写入AD7793进行复位。复位后，SPI串行 接口、片内寄存器都进入到默认状况，便可针对应 用配置器件。 （2）配置：复位后即可对片内寄存器进行配置。 首先写模式寄存器，设置工作模式、输出数据速率 和时钟源；然后写配置寄存器，设置极性、增益、 基准源、缓冲和通道；最后写IO寄存器，设置电流 源和大小
7、。 （3）校准：配置后，便可以启动校准程序，进 行内部校准和系统校准。在校准时，对失调寄存器 和满量程寄存器写操作时，AD7793必须处于空闲 或省电模式。 5 温控实测结果 当设置的温度发生变化时，温控仪能通过AD7793 根据得到当前实时温度，计算出误差信号，利用 PID(比例-积分-微分)计算出合适的控制量，通过 PWM技术控制功率放大器，对系统进行控制，获得 满意的预期温控目标。在我们研制的高精度温 控设备中，温度设置值与温度实际对比结果如表1 所示，温控范围要求在4055之间。 表1 实测结果 6 结束语 在我们的研究过程中，得到如下经验：通过内 部校准和系统校准可消除零点误差、满量
8、程误差及 温度漂移的影响；四线制恒流源驱动Pt1000铂电 阻，有效克服了导线电阻和自热效应对测量精度的 影响；采用PID、PWM技术大大提高了温控精度和 稳定度，使得整机的温控误差优于0.1。(下接30页) 30 电子技术设计与应用 Electronics Design & Application 时,采用Text模式，PUD模式不仅支持中文模式，也 能发送英文短信。 表1 AT 指令表 4 系统设置和控制 本系统是在可靠与成熟的GSM移动网络基础上 建立的，并充分利用GSM移动网络的资源，采用中 文短信息形式，直接把多个报警地点的情况显示在 用户的手机屏幕上，从而实现迅速、准确报警，实 时
9、性强。并尽量减少用户场所终端的投入。在用户 终端要对使用的GSM服务网、短消息特服号码、用 户手机号码、警情采集模块种类和个数等进行相应 的设置。 5 结语 本文的主要创新点在于此防盗系统集GSM与 GPS于一体，利用GSM手机模块的移动通信技术， 与当今流行的GPS技术相结合，配合单片机控制技 术，采用最直观的中文短消息形式，能够直接把多 个报警地点的情况反映到手机上，完成了汽车防盗 定位系统的设计，实现了车辆远程监控的智能化、 安全化。根据车辆智能防盗的具体要求，本系统还 可以进行软、硬件的升级。由于模块间采用无线网 络技术，增加了本系统的隐秘性，降低了系统被彻 底破坏的可能性。进一步改进
10、后，能与手机定位系 统软件相结合，方便用户使用，而且适合批量生产 以及推广应用。 致谢：在实验及论文写作过程中，黄爱银同学 和李帅同学也做了大量的工作，在此表示感谢！ 参考文献： 1 李之祥.GPS与GSM结合在移动目标报警、定位 系统中的应用J.全球定位系统,2000(1):9-13. 2 樊振方,彭爱华,周健,等.基于GSM网络的汽车 防盗报警系统设计J.电子技术应用,2006(3): 18-20. 3 张巨,陈宏盛,刘雨.车辆GPS定位的一般性问题 研究J.国防科技大学学报,2000(1):31-35. 4 翟国锐,戴胜华.基于GPRS和GPS的汽车防盗系 统设计J.单片机与嵌入式系统,
11、2007(8):39-41. 5 池保忠.基于单片机的汽车防盗报警系统设计J. 科教文汇,2006(4). 作者简介： 代凌云，（1979-），女，曲阜师范大学信息技 术与传播学院讲师，研究方向：信号处理 电话：13793446277 电子信箱：dailingyun_ 联系地址：山东省日照市烟台路曲阜师范大学 信息技术与传播学院 (上接32页) 参考文献： 1 李兆军,等高精度温度控制系统设计J 电子测量技术,2007,30(2):146-148 2 徐爱钧智能化测量控制仪表原理与设计M 北京:北京航空航天出版社,2004:142-169 3 武林,等基于PID算法的无线温湿度控制系统J 仪器仪表学报, 2006,27(6):619-620 4 赵亮,等单片机C语言编程与实例M 北京:人民邮电出版社,2003:56-101 5 王瑞阳,高梅娟基于ADS1216的多路温度采集 系统J机电工程,2004,21(5):38-40 作者简介： 董鸣(1970-)，男，上海，上海大学，工程师， 主要从事于通信与电子技术。 手机：13671995205 电子信箱： 联系地址：上海市嘉定区城中路39号(201800)
