24位采集卡AD7190用STC51驱动的程序

一、硬件连接与配置

1. 引脚连接

AD7190与STC51的SPI接口连接如下（需根据实际硬件调整引脚）：

AD7190引脚	STC51引脚	功能
SCLK	P1.0	串行时钟
DIN	P1.1	串行数据输入
DOUT	P1.2	串行数据输出
CS	P1.3	片选（低电平有效）
VREF+	VCC	参考电压（3.3V）
AGND	GND	模拟地

2. STC51 SPI模式设置

AD7190要求SPI为软件模拟SPI（因STC51硬件SPI不支持灵活时序调整），需手动控制时钟和数据线。

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二、核心代码实现

1. SPI通信函数

#include <reg51.h>

sbit SCLK = P1^0;  // 时钟线
sbit DIN  = P1^1;  // 数据输入
sbit DOUT = P1^2;  // 数据输出
sbit CS   = P1^3;  // 片选

// SPI写1字节（高位先发）
void SPI_WriteByte(unsigned char data) {
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        SCLK = 0;
        DIN = (data & 0x80) ? 1 : 0;  // 发送高位
        data <<= 1;
        SCLK = 1;
    }
}

// SPI读1字节（高位先收）
unsigned char SPI_ReadByte() {
    unsigned char data = 0;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        SCLK = 0;
        data <<= 1;
        SCLK = 1;
        if (DOUT) data |= 0x01;
    }
    return data;
}

2. AD7190复位与初始化

// 软复位AD7190（连续发送40个0xFF）
void AD7190_Reset() {
    CS = 0;  // 选中芯片
    for (int i = 0; i < 40; i++) {
        SPI_WriteByte(0xFF);
        DelayUs(10);  // 每个脉冲至少10us
    }
    CS = 1;  // 释放芯片
    DelayMs(1);    // 等待500us以上
}

// 写入AD7190寄存器（地址+数据）
void AD7190_WriteReg(unsigned char addr, unsigned int data) {
    CS = 0;
    SPI_WriteByte(0x40 | addr);  // 通信寄存器：写操作（0x40=01000000）
    SPI_WriteByte((data >> 16) & 0xFF);  // 高字节
    SPI_WriteByte((data >> 8) & 0xFF);   // 中字节
    SPI_WriteByte(data & 0xFF);          // 低字节
    CS = 1;
}

// 读取AD7190寄存器（地址）
unsigned int AD7190_ReadReg(unsigned char addr) {
    CS = 0;
    SPI_WriteByte(0x80 | addr);  // 通信寄存器：读操作（0x80=10000000）
    unsigned int data = SPI_ReadByte() << 16;
    data |= SPI_ReadByte() << 8;
    data |= SPI_ReadByte();
    CS = 1;
    return data;
}

3. 关键寄存器配置

// 模式寄存器配置（连续转换模式，内部时钟，SINC4滤波器）
#define MODE_REG 0x080C05  // 0000 1000 0000 1100 0000 0101

// 配置寄存器配置（差分输入，增益1，通道AIN1-AIN2）
#define CONF_REG 0x800118  // 1000 0000 0000 0001 0001 1000

void AD7190_Init() {
    AD7190_Reset();
    DelayMs(1);
    
    // 写入模式寄存器
    AD7190_WriteReg(0x01, MODE_REG);
    
    // 写入配置寄存器
    AD7190_WriteReg(0x02, CONF_REG);
    
    // 验证ID（应为0x4）
    unsigned char id = AD7190_ReadReg(0x04) & 0x0F;
    if (id != 0x04) {
        while(1);  // 初始化失败
    }
}

4. 数据读取与转换

// 读取24位ADC数据（差分输入）
long AD7190_ReadADC() {
    CS = 0;
    SPI_WriteByte(0x58);  // 通信寄存器：读数据寄存器（0x58=01011000）
    long data = SPI_ReadByte() << 16;
    data |= SPI_ReadByte() << 8;
    data |= SPI_ReadByte();
    CS = 1;
    
    // 转换为电压值（参考电压3.3V）
    return (data * 3300.0) / 16777216;  // 单极性模式
}

// 主循环示例
void main() {
    AD7190_Init();
    while(1) {
        long adc_val = AD7190_ReadADC();
        printf("ADC Value: %ld mV\r\n", adc_val);
        DelayMs(100);
    }
}

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三、关键问题与解决方案

1. SPI时序不匹配
   • 问题：STC51的SPI速度可能过快，导致AD7190无法解析数据。
   • 解决：在SPI_WriteByte和SPI_ReadByte中添加延时（如DelayUs(1)）。
2. 数据溢出
   • 问题：24位数据超出8位变量范围。
   • 解决：使用unsigned long类型存储数据，并手动拼接高低字节。
3. 参考电压漂移
   • 问题：VREF不稳定导致测量误差。
   • 解决：通过校准寄存器（0x06-0x07）进行失调和满量程校准。

参考代码 24位采集卡AD7190用STC51驱动的程序 www.youwenfan.com/contentcnq/70440.html

四、扩展功能

1. 多通道切换

   修改配置寄存器的CONF_CHAN位（位8-15），支持AIN1-AIN4通道切换。

   #define CONF_CHAN_CH1 0x000100  // 通道1（AIN1-AIN2）
   #define CONF_CHAN_CH2 0x000200  // 通道2（AIN3-AIN4）
   

2. 滤波器优化

   调整模式寄存器的MODE_SINC3和MODE_RATE位，平衡噪声与带宽。

   #define MODE_SINC3_FILTER 0x00080000  // 启用SINC3滤波器
   

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五、调试建议

1. 逻辑分析仪验证

   使用逻辑分析仪捕获SPI通信波形，确认命令和数据帧格式正确。

2. 参考电压校准

   通过AD7190_WriteReg(0x06, 0x800000)写入失调校准值，补偿零点误差。

3. 实时监控

   在串口打印ADC值，观察是否随输入信号变化。