對(duì)于水下弱磁信號(hào)的檢測(cè)和處理，需要一個(gè)能連續(xù)工作幾個(gè)月甚至一年以上的采樣精度很高的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，這就要求該系統(tǒng)必須具有高精度微功耗的功能。本文所介紹的就是能滿足這一要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它在筆者的工作中已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用和試驗(yàn)。該系統(tǒng)采用ADS1212作為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它是一個(gè)具有高精度、寬動(dòng)態(tài)特性的Δ-∑型A/D芯片。下面先對(duì)該芯片的主要特點(diǎn)和用法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，隨后介紹ADS1212與微功耗單片機(jī)PIC16F84A的接口電路及程序設(shè)計(jì)。

　　1 ADS1212/B簡(jiǎn)介

　　1.1 特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)

　　ADS1212特點(diǎn)如下：

　　（1）Δ-∑型A/D轉(zhuǎn)換器。

　　（2）采樣數(shù)據(jù)輸出速率在10Hz時(shí)有效分辨率可達(dá)到20位，采樣數(shù)據(jù)輸出速率在1000Hz時(shí)有效分辨率可達(dá)16位。

　　（3）最低功耗為1.4mW。

　　（4）差分輸入。

　　（5）具有可編程的增益放大器。

　　（6）SPI兼容SSI接口。

　　（7）可編程設(shè)置采樣速率。

　　（8）可使用內(nèi)部或外部的參考電壓。

　　（9）具有芯片自校準(zhǔn)功能。

　　ADS1212芯片為18腳DIP或SOIC封裝，ADS1213含有一個(gè)四通道多路開關(guān)，為24腳DIP或SOIC封裝或28腳SSOP封裝。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其內(nèi)部由可編程增益放大器（PGA）、二階Δ-∑調(diào)制器、調(diào)制控制單元、可編程數(shù)字濾波器、微控制器單元、寄存器組（指令寄存器、命令寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寄存器）、一個(gè)串行接口。一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)內(nèi)部2.5V電壓基準(zhǔn)等組成。

　　1.2 主要性能

　　可編程增益放大器的增益（G）可設(shè)為1、2、4、8、16，而加速因子（TMR）也可設(shè)為1、2、4、8、16，它們之間的關(guān)系為乘積應(yīng)≤16，如表1所示。

　　采樣精度同增益和加速因子的設(shè)置都有關(guān)系，具體如表2所示。這里需要指出的是，不能同時(shí)追求采樣速度和采樣精度，只有選取合適的速度和精度才能體現(xiàn)出該芯片的優(yōu)勢(shì)。

　　ADS1212/13內(nèi)部有5種功能寄存器。其中指令寄存器（INSR）和命令寄存器（CMR）用于控制轉(zhuǎn)換器的操作。數(shù)據(jù)輸出寄存器（DOR）用于存放最新的轉(zhuǎn)換結(jié)果。零點(diǎn)校準(zhǔn)寄存器（OCR）和滿量程寄存器（FCR）用于對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　指令寄存器INSR是一個(gè)8位寄存器，對(duì)ADS1211/10的每一步操作都是從它開始的。具體格式如下：

　　R/W是讀寫控制位。“1”為讀操作，“0”為寫操作。

　　MB1MB0是欲讀寫的字節(jié)數(shù)。“00” ～“11”對(duì)應(yīng)“1” ～“4”。

　　A3～A0是欲讀寫寄存器的地址。