电子模块|压力传感器模块HX711---硬件介绍
电子模块|压力传感器模块HX711---硬件介绍与C51&&STM32驱动
- 实物照片
- 模块简介
- 模块特点
- 硬件
- 模拟输入
- 供电电源
- 时钟选择
- 串口通讯
- 复位和断电
- HX711相关部分的 PCB 设计
实物照片
模块简介
HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的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成本,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,无需对芯片内部的寄存器编程。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则为固定的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。
模块特点
- 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,芯片内寄存器无需编程
- 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:<1.7mA, 断电电流:<1μA
- 工作电压范围:2.6 ~ 5.5V
- 工作温度范围:-20 ~ +85℃
- 16 管脚的SOP-16 封装
硬件
HX711 内部方框图
在protues中 如下图
管脚说明如下图:
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转换器的输入动态范围,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芯片相同的的数字供电电源。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)相同。稳压电源的输出电压值(VAVDD)由外部分压电阻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和管脚AVDD应相连,并接到电压为2.6~5.5V的低噪声模拟电源。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,若晶振频率为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,表明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。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。
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。
如果PD_SCK从低电平变高电平并保持在高电平超过60μs,HX711 即进入断电状态
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。
HX711相关部分的 PCB 设计
HX711相关部分的 PCB 板参考设计线路图
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