利用精密模拟微控制器ADUC7061和外部RTD构建基于USB的温度监控器 (CN0075)
本电路显示如何在精密RTD温度监控应用中使用精密模拟微控制器 ADuC7061。ADuC7061集成双通道24位Σ-Δ ADC、双通道可编程电流源、14位DAC、1.2 V内部基准电压源、ARM7内核、32 kB闪存、4 kB SRAM以及各种数字外设，例如UART、定时器、SPI和I2C接口等。它与一个100 Ω RTD相连。
在源代码中，ADC采样速率选择100 Hz。当ADC输入PGA的增益配置为32时，ADuC7061的无噪声分辨率大于18位。
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图1：具有RTD接口、用作温度监控器控制器的ADuC7061（原理示意图，所有连接均未显示）
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图1所示电路完全通过USB接口供电。利用2.5 V低压差线性稳压器 ADP3333 可将USB接口提供的5 V电源调节至2.5 V，进而向ADuC7061提供DVDD电压。ADuC7061的AVDD电源经过额外滤波处理，如图所示。在线性稳压器的输入端也放置一个滤波器，对USB电源进行滤波。
本应用中用到ADuC7061的下列特性：
| • | 内置可编程增益放大器(PGA)的24位Σ-Δ型主ADC：PGA的增益在本应用的软件中设置为32。 |
| • | 可编程激励电流源，用来强制受控电流流经RTD：双通道电流源可在0 μA至2 mA范围内以200 μA步进配置。本例设置为200 μA。 |
| • | ADuC7061中ADC的外部基准电压源：对于本应用，我们采用比率式设置，将一个外部基准电阻(RREF)连接在外部VREF+ 和VREF− 引脚上。或者，也可以在ADuC7061中提供1.2 V内部基准电压源。 |
| • | ARM7TDMI®内核：功能强大的16/32位ARM7内核集成了32 kB闪存和SRAM存储器，用来运行用户代码，可配置并控制ADC，通过RTD处理ADC转换，以及控制UART/USB接口的通信。 |
| • | UART: UART用作与PC主机的通信接口。 |
| • | 两个外部开关用来强制该器件进入闪存引导模式：使S1处于低电平，同时切换S2，ADuC7061将进入引导模式，而不是正常的用户模式。在引导模式下，通过UART接口可以对内部闪存重新编程。 |
本电路使用的RTD为100 Ω铂RTD，型号为Enercorp PCS 1.1503.1。它采用0805表贴封装，温度变化率为0.385 Ω/°C。
请注意，基准电阻RREF应为精密5.62 kΩ (±0.1%)电阻。
ADuC7061的USB接口通过FT232R UART转USB收发器实现，它将USB信号直接转换为UART。
除图1所示的去耦外，USB电缆本身还应采用铁氧体磁珠来增强EMI/RFI保护功能。本电路所用铁氧体磁珠为Taiyo Yuden #BK2125HS102-T，它在100 MHz时的阻抗为1000 Ω。
本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考 教程 MT-031——“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的迷团”、 教程 MT-101——“去耦技术”以及ADuC7061评估板布局）。
用于测试本电路的源代码可从以下网址下载（zip压缩文件）： www.analog.com/cn0075_source.
UART配置为波特率9600、8数据位、无极性、无流量控制。如果本电路直接与PC相连，则可以使用“超级终端”(HyperTerminal)等通信端口查看程序来查看该程序发送给UART的结果（请参考图2）。源代码附有注释说明，方便了解、使用。
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图2：“超级终端”通信端口查看程序的输出
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欲了解有关线性化和实现最佳电路性能的详细信息，请参考应用笔记 AN-0970：“利用ADuC706x微控制器实现RTD接口和线性化”。 （格式：pdf，大小：341 字节）
ADP120-2.5可以代替ADP3333-2.5，前者具有更宽的工作温度范围（−40°C至+125°C），功耗更低（典型值为20 μA，而后者为70 μA），但最大输入电压较低（前者为5.5 V，后者为12 V）。如果微控制器上需要更多GPIO引脚，则可以选择采用48-LFCSP或48-LQFP封装的 ADuC7060。请注意，ADuC7060/ADuC7061可以通过标准JTAG接口编程或调试。对于标准UART至RS-232接口，可以用ADM3202等器件代替FT232R收发器，前者需采用3 V电源供电。
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