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电子秤专用模拟/数字A/D转换器芯片11 / 11简介HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机本钱，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端 MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的存放器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B如此为固定的32增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的 A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。特点两路可选择差分输入片内低噪声可编程放大器，可选增益为32,64和128片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟上电自动复位电路简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内存放器无需编程可选择10Hz或80Hz的输出数据速率同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰 耗电量含稳压电源电路：典型工作电流：< 1.6mA, 断电电流：<1mA工作电压X围：2.6 5.5V工作温度X围：-40 +8516管脚的SOP-16封装Digital InterfaceAnalog Supply RegulatorInput MUXInternal OscillatorBandgap ReferenceVAVDD10uFR2R1S8550VSUP2.75.5V传感器AVDDINA+INA-INB+INB-VFBPGAGain = 32, 64,128BASEVSUPDVDD24-bitSDADCDOUTPD_SCKRATETo/FromMCU0.1uFVBGHX711AGNDXIXO图一HX711内部方框图Informationcontainedinthisdocumentisfordesignreferenceonlyandnotaguarantee.AviaSemiconductorreservestherighttomodifyitwithoutnotice.TEL:(592)252-9530(P.R.China)AVIASEMICONDUCTOREMAIL: marketaviaic aviaic 管脚说明稳压电路电源VSUP116DVDD数字电源稳压电路控制输出BASE215RATE输出数据速率控制输入模拟电源AVDD314XI外部时钟或晶振输入稳压电路控制输入VFB413XO晶振输入模拟地AGND512DOUT串口数据输出参考电源输出VBG611PD_SCK断电和串口时钟输入通道A负输入端INNA710INPB通道B正输入端通道A正输入端INPA89INNB通道B负输入端SOP-16L封装管脚号名称性能描述1VSUP电源稳压电路供电电源:2.65.5V2BASE模拟输出稳压电路控制输出不用稳压电路时为无连接3AVDD电源模拟电源:2.65.5V4VFB模拟输入稳压电路控制输入不用稳压电路时应接地5AGND地模拟地6VBG模拟输出参考电源输出7INA-模拟输入通道A负输入端8INA+模拟输入通道A正输入端9INB-模拟输入通道B负输入端10INB+模拟输入通道B正输入端11PD_SCK数字输入断电控制高电平有效和串口时钟输入12DOUT数字输出串口数据输出13XO数字输入输出晶振输入不用晶振时为无连接14XI数字输入外部时钟或晶振输入，0:使用片内振荡器15RATE数字输入输出数据速率控制，0:10Hz;1:80Hz16DVDD电源数字电源: 2.6 5.5V表一管脚描述主要电气参数参数条件与说明最小值典型值最大值单位满额度差分输入X围V(inp)-V(inn)±0.5(AVDD/GAIN)V有效位数Effective-Number-of-Bits)(1)增益 =128，速率=10Hz19.7Bits无噪声位数Noise-FreeBits)(2)增益 =128，速率=10Hz17.3Bits积分非线性INL满量程的百分比±0.001%ofFSR输入共模电压X围AGND+1.2AVDD-1.3V输出数据速率使用片内振荡器，RATE = 010Hz使用片内振荡器，RATE=DVDD80外部时钟或晶振，RATE = 0fclk/1,105,920外部时钟或晶振，RATE=DVDDfclk/138,240输出数据编码二进制补码8000007FFFFFHEX输出稳定时间(3)RATE =0400msRATE =DVDD50输入零点漂移增益=1280.1mVmV增益=640.2输入噪声增益 = 128，RATE =050nV(rms)增益 = 128，RATE =DVDD90温度系数输入零点漂移增益 =128±12nV/增益漂移增益 =128±7ppm/输入共模信号抑制比增益 = 128，RATE =0100dB电源干扰抑制比增益 = 128，RATE =0100dB输出参考电压VBG1.25V外部时钟或晶振频率111.059220MHz电源电压DVDD2.65.5VAVDD，VSUP2.65.5模拟电源电流含稳压电路正常工作1500mA断电0.5数字电源电流正常工作100mA断电0.21有效位数ENBsEffectiveNumberofBits)=ln(FSR/RMSNoise)/ln(2)。FSR为满量程输入或输出， RMS Noise为对应的输入或输出噪声有效值。2 无噪声位数Noise-Free Bits) = ln(FSR/Peak-to-Peak Noise)/ln(2)。FSR 为满量程输入或输出， Peak-to-Peak Noise为对应的输入或输出噪声峰-峰值。3输出稳定时间指从上电、复位、输入通道或增益改变到有效的稳定输出数据时间。表二主要电气参数表模拟输入通道 A模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小，为了充分利用A/D转换器的输入动态X围，该通道的可编程增益较大，为128或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别±20mV或±40mV。通道 B 为固定的 32增益，所对应的满量程差分输入电压为±80mV。通道B应用于包括电池在内的系统参数检测。供电电源数字电源(DVDD)应使用与 MCU芯片一样的的数字供电电源。HX711 芯片内的稳压电路可同时向 A/D转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压(VSUP)可与数字电源(DVDD)一样。稳压电源的输出电压值VAVDD由外局部压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压VBG决定图 1，VAVDD=VBG(R1+R2)/R2 。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压(VSUP)低至少100mV。如果不使用芯片内的稳压电路，管脚VSUP应连接到DVDD或AVDD中电压较高的一个管脚上。管脚 VBG 上不需要外接电容，管脚 VFB应接地，管脚 BASE为无连接。时钟选择如果将管脚 XI 接地，HX711将自动选择使用内部时钟振荡器，并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下，典型输出数据速率为10Hz或80Hz。如果需要准确的输出数据速率，可将外部输入时钟通过一个20pF的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI和XO管脚上。这种情况下，芯片内的时钟振荡器电路会自动关闭，晶振时钟或外部输入时钟电路被采用。此时，假如晶振频率为11.0592MHz,输出数据速率为准确的10Hz或80Hz。输出数据速率与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟时，外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF的隔直电容连接到XI管脚上，作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150mV。串口通讯串口通讯线由管脚 PD_SCK 和 DOUT组成，用来输出数据，选择输入通道和增益。当数据输出管脚 DOUT为高电平时，明确A/D 转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD_SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲图二。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位MSB，直至第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至 27 个时钟脉冲用来选择下一次 A/D转换的输入通道和增益，参见表三。PD_SCK脉冲数输入通道增益25A12826B3227A64表三输入通道和增益选择PD_SCK 的输入时钟脉冲数不应少于 25或多于27，否如此会造成串口通讯错误。当 A/D转换器的输入通道或增益改变时，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。当前转换周期下一个转换周期一个数据输出周期时间MSBLSB T2T3 T1DOUTPD_SCK12342425下一次转换：通道A，增益128T4PD_SCK1234242526下一次转换：通道B，增益32PD_SCK123424252627下一次转换：通道A，增益64图二数据输出，输入通道和增益选择时序图符号说明最小值典型值最大值单位T1DOUT下降沿到PD_SCK脉冲上升沿0.1msT2PD_SCK脉冲上升沿到DOUT数据有效0.1msT3PD_SCK正脉冲电平时间0.250msT4PD_SCK负脉冲电平时间0.2ms复位和断电当芯片上电时，芯片内的上电自动复位电路会使芯片自动复位。管脚 PD_SCK 输入用来控制 HX711的断电。当PD_SCK为低电平时，芯片处于正常工作状态。制:PD_SCK60m s断电正常工作断电控图三断电控制如果 PD_SCK从低电平变高电平并保持在高电平超过 60ms，HX711 即进入断电状态图三。如使用片内稳压电源电路，断电时，外部传感器和片内A/D转换器会被同时断电。当PD_SCK重新回到低电平时，芯片会自动复位后进入正常工作状态。芯片从复位或断电状态进入正常工作状态后，通道A和增益128会被自动选择作为第一次 A/D 转换的输入通道和增益。随后的输入通道和增益选择由PD_SCK的脉冲数决定，参见串口通讯一节。芯片从复位或断电状态进入正常工作状态后，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。应用实例图四为 HX711芯片应用于计价秤的一个参考电路图。该方案使用内部时钟振荡器(XI=0)，10Hz 的输出数据速率(RATE=0)。电源2.75.5V直接取用与 MCU 芯片一样的供电电源。通道A与传感器相连，通道B通过片外分压电阻未在图一中显示与电池相连，用于检测电池电压。LEDLCD1u磁珠 L1充电电路稳压管0.1u电池Q10.1u4.7kVSUP BASE AVDD VFB AGND VBGINNAINPADVDD RATE XI XODOUT PD_SCK INPB INNBVDDI/O I/O传感器1k HX7110.1uMCU1kL1：用于隔离模拟与数字电源；Q1：用于关断传感器和ADC电源。图四 HX711 计价秤应用参考电路图参考 PCB板单层图五为与HX711相关局部的PCB板参考设计线路图。图五为相应的单层PCB板参考设计板图。图五与HX711相关局部的PCB板参考设计线路图图六与HX711相关局部的单层PCB板参考设计板图参考驱动程序汇编/*-在ASM中调用:LCALLReadAD可以在C中调用:externunsignedlongReadAD(void);.unsigned longdata;data=ReadAD();.-*/PUBLICReadADHX711ROMsegmentcodersegHX711ROMsbitADDO =P1.5;sbitADSK =P0.0;/*-OUT:R4,R5,R6,R7R7=>LSB如果在C中调用，不能修改R4，R5，R6，R7。-*/ReadAD:CLRADSK/使能ADPD_SCK置低ADDO,$/判断AD转换是否完毕，假如未完毕如此等待否如此开始读取MOVR4,#24ShiftOut:SETBADSK/PD_SCK置高发送脉冲NOPCLRADSK/PD_SCK置低MOVC,ADDO/读取数据每次一位XCHA,R7/移入数据RLCAXCHA,R7XCHA,R6RLCAXCHA,R6XCHA,R5RLCAXCHA,R5DJNZR4,ShiftOut/判断是否移入24BITSETBADSKNOPCLRADSKRETEND参考驱动程序Csbit ADDO =P15;sbit ADSK =P00;unsignedlongReadCount(void)unsigned longCount;unsigned chari;ADSK=0;Count=0;while(ADDO);for(i=0;i<24;i+)ADSK=1;Count=Count<<1;ADSK=0;if(ADDO)Count+;ADSK=1;Count=Count0x800000;ADSK=0;return(Count);封装尺寸6.00 6.205.80.10 9.90 10.10 9.703.90 43.70 1.270.480.39 1.601.20典型值最大值 最小值单位：毫米SOP-16L封装须知事项1.所有数字输入管脚，包括RATE，XI和PD_SCK管脚，芯片内均无内置拉高或拉低电阻。这些管脚在使用时不应悬空。2.建议使用通道A与传感器相连，作为小信号输入通道；通道 B用于系统参数检测，如电池电压检测。3.建议使用 PNP 管 S8550与片内稳压电源电路配合。也可根据需要使用其他 MOS或双极晶体管，但应注意稳压电源的稳定性。4.无论是采用片内稳压电源或系统上其他电源，建议传感器和 A/D转换器使用同一模拟供电电源。5.PD_SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27，否如此会造成串口通讯错误。6.与DOUT相连的MCU接口应设置为输入口，并且不接任何拉高或拉低电阻，以减少MCU与ADC之间的电流交换干扰。参考电路板参考驱动程序常见问题问：答：问：答：