工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生與測(cè)量?jī)x表設(shè)計(jì)

摘要：介紹了基于MSP430F42x系列MCU工業(yè)信號(hào)產(chǎn)生與測(cè)量?jī)x表，該儀表可以產(chǎn)生工業(yè)電壓、電流及頻率信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量；同時(shí)闡述了該儀表的工作原理，給出了該儀表的原理框圖和主要電路原理圖。實(shí)驗(yàn)證明該儀表是實(shí)用的和成功的，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的設(shè)計(jì)功能。
關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；MCU；ADC；PWM

0 引言
這篇論文介紹了工業(yè)信號(hào)的產(chǎn)生與測(cè)量原理，主要研究了基于TI公司MSP430F42x的工業(yè)信號(hào)的產(chǎn)生與測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)。
工業(yè)信號(hào)的產(chǎn)生與測(cè)量?jī)x表在生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)中是非常重要的檢測(cè)儀表，可模擬輸出多種工業(yè)控制過(guò)程測(cè)控中所需的檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)也可測(cè)量這些工業(yè)控制過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)，其大量用于工業(yè)儀表的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校。
本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是保證測(cè)量精度的情況下使低功耗更低，成本更低。在信號(hào)測(cè)量部分，16位ADC保證了測(cè)量精度；在信號(hào)輸出部分，電壓信號(hào)和電流信號(hào)采用PWM方式產(chǎn)生。
本設(shè)計(jì)由兩片MSP430F系列MCU組成，MSP430F425實(shí)現(xiàn)電壓和電流信號(hào)的測(cè)量，而MSP430F449實(shí)現(xiàn)電壓和電流信號(hào)的輸出及頻率信號(hào)的測(cè)量與輸出。

1 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的采集
該儀表中的信號(hào)測(cè)量部分采用MSP430F425實(shí)現(xiàn)，該單片機(jī)功耗非常低，電源電流400μA；待機(jī)模式的電源電流為1．6μA。該單片機(jī)采用16位精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu)(RSIC)，具有125ns指令周期；可以安裝低頻32k或8M高頻晶體。具有3路16位Sigma-Delta方式的ADC、直接驅(qū)動(dòng)128段液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)模塊、1個(gè)RS232C／SPI通信口、1個(gè)具有捕獲／比較功能的16位定時(shí)器，以及16k程序閃速存儲(chǔ)器和2k隨機(jī)存儲(chǔ)器。
(1)測(cè)量部分
該儀表的測(cè)量部分如圖1所示。三路ADC分別測(cè)量電流、電壓和輸出端反饋的電流、電壓信號(hào)。

該儀表采用16位ADC測(cè)量4～24mA的電流信號(hào)，電流信號(hào)首先轉(zhuǎn)換成小于VREF=1．2V的電壓信號(hào)，然后連接到ADC的差動(dòng)輸入端，采用50Ω電阻，則24mA時(shí)產(chǎn)生1．2V的差動(dòng)電壓。