Arduino UNO驱动ADS1220模数转换模块

文章目录

简介
ADS1220特性参数
ADS1220模数转换模块原理图
Arduino UNO与ADS1220接线
- 简单测试
- K型热电偶测试

简介

ADS1220 是一款精密的 24 位模数转换器 (ADC)，它提供许多集成功能，可降低测量小传感器信号的应用中的系统成本和元件数量。该器件具有两个差分输入或四个单端输入（通过灵活的输入多路复用器 (MUX)、低噪声可编程增益放大器 (PGA)、两个可编程激励电流源、电压基准、振荡器、低侧开关和精密温度传感器。该器件可以以高达 2000 样本/秒 (SPS) 的数据速率进行转换，并具有单周期稳定功能。在 20 SPS 时，数字滤波器可为嘈杂的工业应用提供同时 50 Hz 和 60 Hz 抑制。内部 PGA 提供高达 128 V/V 的增益。使用 PGA 时，该器件支持伪差分或全差分信号的测量。或者，该器件可以配置为绕过内部 PGA，同时仍提供高输入阻抗和高达 4 VV 的增益，从而实现单端测量。在 PGA 禁用的情况下以占空比模式运行时，功耗低至 120 uA。额定温度范围为 -40C 至 +125C。

ADS1220特性参数

模拟电源：AVDD / AVSS （AGND）时为 2.3 至 5.5 伏。
数字电源：DVDD / DGND 时为 2.3 至 5.5 伏。
双极电源选项：例如 AVSS 到 DGND = -2.5 伏，AVDD 到 DGND = +2.5 伏。
功耗：占空比模式下为 120 微安。
通信：通过 SPI。
参考电压：
内部：2.048 伏。
外部：VREFPx– VREFNx= 最小 0.75 伏，最大 AVDD。
增益：1 – 128（带 PGA = 可编程增益放大器），1 – 4（不带 PGA）。
数据速率：5 – 2000 SPS（每秒采样数）
转换模式：连续和“单发”模式。
电压输入：4 个单端（相对于 AVSS）或 2 个差分输入。
在多路复用模式下进行测量。
两个可编程 IDAC（电流数模转换器）：10 μA 至 1.5 毫安（在数据表中也称为“激励电流源”）。
数字滤波器：50 和/或 60 Hz。
集成温度传感器。

ADS1220模数转换模块原理图

DRDY	数据就绪引脚，当数据可用时为低电平
MISO	串行数据输出
MOSI	串行数据输入
SCLK	串行时钟输入
CS	片选
CLK	外部时钟（可选）
DVDD	数字电压正
DGND	数字电压负
AIN0/REFP1	模拟输入通道 0，也可以用作附加外部参考电压的输入正
AIN1	模拟输入通道 1
AIN2	模拟输入通道 2
AIN3/REFN1	模拟输入通道 3，也可以用作附加外部参考电压的输入负
REFN0	外部参考电压负
REFP0	外部参考电压正
AVDD	模拟电压电源正
AVSS	模拟电压电源负

Arduino UNO与ADS1220接线

Arduino UNO	ADS1220
5V	DVDD，AVDD
GND	DGND，AVSS
D6	DRDY
D7	CS
D11	MOSI
D12	MISO
D13	SCLK

简单测试接线

K型热电偶测试接线

简单测试

AIN0-AIN1：1.2V差分测试，AIN2，AIN3：1.49V单端测：

/***************************************************************************
* Example sketch for the ADS1220_WE library
*
* This sketch shows how to change channels and get data. The sketch uses the 
* the default settings, e.g. the internal voltage reference. This limits the 
* maximum voltage that can be measured to 2.048 volts.
* 
* On my website you find:
*   1) An article about the ADS1220 and the use of this library
*      https://wolles-elektronikkiste.de/ads1220-4-kanal-24-bit-a-d-wandler  (German) 
*      https://wolles-elektronikkiste.de/en/4-channel-24-bit-adc-ads1220     (English)
* 
*   2) An article how to use the ADS1220 for typical applications, such as thermocouples, 
*      NTCs, RTDs or Wheatstone bridges:
*      https://wolles-elektronikkiste.de/ads1220-teil-2-anwendungen          (German)
*      https://wolles-elektronikkiste.de/en/ads1220-part-2-applications      (English)
* 
***************************************************************************/#include <ADS1220_WE.h>
#include <SPI.h>#define ADS1220_CS_PIN    7 // chip select pin
#define ADS1220_DRDY_PIN  6 // data ready pin /* Create your ADS1220 object */
ADS1220_WE ads = ADS1220_WE(ADS1220_CS_PIN, ADS1220_DRDY_PIN);
/* Alternatively you can also pass the SPI object as reference */
// ADS1220_WE ads = ADS1220_WE(&SPI, ADS1220_CS_PIN, ADS1220_DRDY_PIN);void setup(){Serial.begin(9600);if(!ads.init()){Serial.println("ADS1220 is not connected!");while(1);}
/* The voltages to be measured need to be between negative VREF + 0.2 V and positive* VREF -0.2 V if PGA is enabled. For this basic example I disable PGA, to be on the * safe side. */ ads.bypassPGA(true);
}/* *  You set the channels to be measured with setCompareChannels(); You* can choose the following parameters:* Parameter                  Pos. Input     Neg. Input         Comment* ADS1220_MUX_0_1              AIN0           AIN1* ADS1220_MUX_0_2              AIN0           AIN2* ADS1220_MUX_0_3              AIN0           AIN3* ADS1220_MUX_1_2              AIN1           AIN2* ADS1220_MUX_1_3              AIN1           AIN3* ADS1220_MUX_2_3              AIN2           AIN2* ADS1220_MUX_1_0              AIN1           AIN0* ADS1220_MUX_3_2              AIN3           AIN2* ADS1220_MUX_0_AVSS           AIN0           AVSS           single-ended* ADS1220_MUX_1_AVSS           AIN1           AVSS           single-ended  * ADS1220_MUX_2_AVSS           AIN2           AVSS           single-ended* ADS1220_MUX_3_AVSS           AIN3           AVSS           single-ended* ADS1220_MUX_REFPX_REFNX_4   REFP0/REFP1   REFN0/REFN1     (REFPX-REFNX)/4; PGA bypassed* ADS1220_MUX_AVDD_M_AVSS_4    AVDD           AVSS           (AVDD-AVSS)/4; PGA bypassed* ADS1220_MUX_AVDD_P_AVSS_2    AVDD           AVSS           (AVDD+AVSS)/2* * The last three modes use the internal reference (2.048 V) and gain = 1, independent of * your settings.*/void loop(){float result = 0.0;long longResult = 0;ads.setCompareChannels(ADS1220_MUX_0_1);result = ads.getVoltage_mV();longResult = ads.getRawData();Serial.print("AIN0 vs. AIN1  [mV]: ");Serial.println(result);Serial.print("AIN0 vs. AIN1 (raw): ");  // raw dataSerial.println(longResult);// ads.setCompareChannels(ADS1220_MUX_0_AVSS);// result = ads.getVoltage_mV();// Serial.print("AIN0 vs. AVSS  [mV]: ");// Serial.println(result);// ads.setCompareChannels(ADS1220_MUX_1_AVSS);// result = ads.getVoltage_mV();// Serial.print("AIN1 vs. AVSS  [mV]: ");// Serial.println(result);ads.setCompareChannels(ADS1220_MUX_2_AVSS);result = ads.getVoltage_muV();    // request result in microvoltsSerial.print("AIN2 vs. AVSS  [µV]: ");Serial.println(result);ads.setCompareChannels(ADS1220_MUX_3_AVSS);result = ads.getVoltage_mV();Serial.print("AIN3 vs. AVSS  [mV]: ");Serial.println(result);ads.setCompareChannels(ADS1220_MUX_AVDD_M_AVSS_4); // voltage supply / 4result = ads.getVoltage_mV() * 4.0;Serial.print("Supply Voltage [mV]: ");Serial.println(result);result = ads.getVRef_V();                 // get the reference voltageSerial.print("Reference       [V]: ");Serial.println(result,3); Serial.print("Temperature    [°C]: ");    // get the temperatureresult = ads.getTemperature();Serial.println(result);Serial.println();delay(2000);
}

)

K型热电偶测试

温水测试：

#include <ADS1220_WE.h>
#include <SPI.h>#define ADS1220_CS_PIN    7 // chip select pin
#define ADS1220_DRDY_PIN  6 // data ready pin ADS1220_WE ads = ADS1220_WE(ADS1220_CS_PIN, ADS1220_DRDY_PIN);void setup(){Serial.begin(9600);if(!ads.init()){Serial.println("ADS1220 is not connected!");while(1);}ads.setCompareChannels(ADS1220_MUX_0_1);ads.setGain(ADS1220_GAIN_128);
}void loop(){float ambTemp = 0.0;float deltaTemp = 0.0; // thermocouple temperature minus ambient temperaturefloat tCTemp = 0.0; // thermocouple temperaturefloat tCV = 0.0; // thermocouple voltageads.enableTemperatureSensor(true);ambTemp = ads.getTemperature();ads.enableTemperatureSensor(false); Serial.print("Ambient Temperature [°C]:          ");Serial.println(ambTemp);tCV = ads.getVoltage_muV(); // get result in millivoltsdeltaTemp = 0.0244821*tCV + 0.106873;Serial.print("Thermocouple T vs. ambient T [°C]: ");Serial.println(deltaTemp);tCTemp = ambTemp + deltaTemp;Serial.print("Thermocouple Temperature [°C]:     ");Serial.println(tCTemp);Serial.println();delay(2000);
}