hx711官方资料海芯.docx
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hx711官方资料海芯
HX711
电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片
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。
芯片提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片的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
•片低噪声可编程放大器，可选增益为32,64和128
•片稳压电路可直接向外部传感器和芯片A/D转换器提供电源
•片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：
<1.6mA,断电电流：
<1A
•工作电压围：
2.6~5.5V
•工作温度围：
-40~+85℃
•16管脚的SOP-16封装
VAVDD10uF
R2R1
S8550
VSUP
2.7~5.5V
传感器
AVDDINA+INA-
INB+INB-
VFB
PGA
Gain=32,64,128
BASEVSUPDVDD
24-bit
ADC
DOUTPD_SCK
RATE
To/FromMCU
0.1uF
VBG
HX711
AGNDXIXO
图一HX711部方框图
Informationcontainedinthisdocumentisfordesignreferenceonlyandnotaguarantee.AviaSemiconductorreservestherighttomodifyitwithoutnotice.
TEL:
（592）252-9530（P.R.China）AVIASEMICONDUCTOR
EMAIL:
marketaviaic.
.aviaic.
管脚说明
稳压电路电源
VSUP
1
16
DVDD
数字电源
稳压电路控制输出
BASE
2
15
RATE
输出数据速率控制输入
模拟电源
AVDD
3
14
XI
外部时钟或晶振输入
稳压电路控制输入
VFB
4
13
XO
晶振输入
模拟地
AGND
5
12
DOUT
串口数据输出
参考电源输出
VBG
6
11
PD_SCK
断电和串口时钟输入
通道A负输入端
INNA
7
10
INPB
通道B正输入端
通道A正输入端
INPA
8
9
INNB
通道B负输入端
SOP-16L封装
管脚号
名称
性能
描述
1
VSUP
电源
稳压电路供电电源:
2.6~5.5V
2
BASE
模拟输出
稳压电路控制输出（不用稳压电路时为无连接）
3
AVDD
电源
模拟电源:
2.6~5.5V
4
VFB
模拟输入
稳压电路控制输入（不用稳压电路时应接地）
5
AGND
地
模拟地
6
VBG
模拟输出
参考电源输出
7
INA-
模拟输入
通道A负输入端
8
INA+
模拟输入
通道A正输入端
9
INB-
模拟输入
通道B负输入端
10
INB+
模拟输入
通道B正输入端
11
PD_SCK
数字输入
断电控制（高电平有效）和串口时钟输入
12
DOUT
数字输出
串口数据输出
13
XO
数字输入输出
晶振输入（不用晶振时为无连接）
14
XI
数字输入
外部时钟或晶振输入，0:
使用片振荡器
15
RATE
数字输入
输出数据速率控制，0:
10Hz;1:
80Hz
16
DVDD
电源
数字电源:
2.6~5.5V
表一管脚描述
主要电气参数
参数
条件及说明
最小值
典型值
最大值
单位
满额度差分输入围
V（inp）-V（inn）
±0.5（AVDD/GAIN）
V
有效位数（Effective-Number-of-Bits）
（1）
增益=128，速率=10Hz
19.7
Bits
无噪声位数（Noise-FreeBits）
（2）
增益=128，速率=10Hz
17.3
Bits
积分非线性（INL）
满量程的百分比
±0.001
%of
FSR
输入共模电压围
AGND+1.2AVDD-1.3
V
输出数据速率
使用片振荡器，RATE=0
10
Hz
使用片振荡器，RATE=
DVDD
80
外部时钟或晶振，RATE=0
fclk/1,105,920
外部时钟或晶振，RATE=
DVDD
fclk/138,240
输出数据编码
二进制补码
8000007FFFFF
HEX
输出稳定时间（3）
RATE=0
400
ms
RATE=DVDD
50
输入零点漂移
增益=128
0.1
mVmV
增益=64
0.2
输入噪声
增益=128，RATE=0
50
nV（rms）
增益=128，RATE=DVDD
90
温度系数
输入零点漂移（增益=128）
±12
nV/℃
增益漂移（增益=128）
±7
ppm/℃
输入共模信号抑制比
增益=128，RATE=0
100
dB
电源干扰抑制比
增益=128，RATE=0
100
dB
输出参考电压（VBG）
1.25
V
外部时钟或晶振频率
111.059220
MHz
电源电压
DVDD
2.65.5
V
AVDD，VSUP
2.65.5
模拟电源电流
（含稳压电路）
正常工作
1500
A
断电
0.5
数字电源电流
正常工作
100
A
断电
0.2
（1）有效位数ENBs（EffectiveNumberofBits）=ln（FSR/RMSNoise）/ln
（2）。
FSR为满量程输入或输出，RMSNoise为对应的输入或输出噪声有效值。
（2）无噪声位数（Noise-FreeBits）=ln（FSR/Peak-to-PeakNoise）/ln
（2）。
FSR为满量程输入或输出，Peak-to-PeakNoise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（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
25
A
128
26
B
32
27
A
64
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，否则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
DOUT
PD_SCK
1
2
3
4
24
25
下一次转换：
通道A，增益128
T4
PD_SCK
1
2
3
4
24
25
26
下一次转换：
通道B，增益32
PD_SCK
1
2
3
4
24
25
26
27
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
T1
DOUT下降沿到PD_SCK脉冲上升沿
0.1
s
T2
PD_SCK脉冲上升沿到DOUT数据有效
0.1
s
T3
PD_SCK正脉冲电平时间
0.2
50
s
T4
PD_SCK负脉冲电平时间
0.2
s
复位和断电
当芯片上电时，芯片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。
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60s，HX711即进入断电状态（图三）。
如使用片稳压电源电路，断电时，外部传感器和片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。
该方案使用部时钟振荡器（XI=0），10Hz的输出数据速率（RATE=0）。
电源（2.7～5.5V）直接取用与MCU芯片相同的供电电源。
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。
参考PCB板（单层）
图五为与HX711相关部分的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相关部分的PCB板参考设计线路图
图六与HX711相关部分的单层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）;
.
.
unsignedlongdata;data=ReadAD（）;
.
.
----------------------------------------------------------------------*/PUBLICReadAD
HX711ROMsegmentcode
rsegHX711ROM
sbitADDO=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AD（PD_SCK置低）
JBADDO,$//判断AD转换是否结束，若未结束则等待否则开始读取MOVR4,#24
ShiftOut:
SETB
ADSK
//PD_SCK置高（发送脉冲）
NOP
CLR
ADSK
//PD_SCK置低
MOV
C,ADDO
//读取数据（每次一位）
XCH
A,R7
//移入数据
RLC
A
XCH
A,R7
XCH
A,R6
RLC
A
XCH
A,R6
XCH
A,R5
RLC
A
XCH
A,R5
DJNZ
R4,ShiftOut
//判断是否移入24BIT
SETB
ADSK
NOP
CLR
ADSK
RET
END
参考驱动程序（C）
sbitADDO=P1^5;sbitADSK=P0^0;
unsignedlongReadCount（void）{unsignedlongCount;
unsignedchari;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=Count^0x800000;ADSK=0;
return（Count）;
}
封装尺寸
6.006.20
5.80
.10
9.9010.109.70
3.904
3
.70
1.270.48
0.39
1.60
1.20
典型值
最大值最小值
单位：
毫米
SOP-16L封装
注意事项
1.所有数字输入管脚，包括RATE，XI和PD_SCK管脚，芯片均无置拉高或拉低电阻。
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，否则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
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