MSC1211在高精度智能變送器開發(fā)中的應(yīng)用

 

 

摘要：本文敘述了采用MSC1211制作智能變送器的系統(tǒng)構(gòu)成和工作過程以及MSC1211的片上ΣΔA/D轉(zhuǎn)換器和ΣΔD/A轉(zhuǎn)換器的使用方法。關(guān)鍵詞：ΣΔ A/D轉(zhuǎn)換器；智能變送器；Flash存儲器

引言在工業(yè)控制過程中，經(jīng)常需要對一些參數(shù)進行測量，而一般傳感器的輸出信號較弱，不適合作遠距離傳輸。為了減小干擾，通常采用4mA~20mA電流輸出的雙絞線變送器。信號模擬處理的變送器，由于電路的復(fù)雜性的限制，非線性補償效果不理想，很難在全溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)溫度補償，因此達不到較高的精度要求。隨著低功耗高精度單片機﹑ΣΔA/D和ΣΔD/A轉(zhuǎn)換器的日益普及，為高精度的智能變送器的設(shè)計提供了技術(shù)途徑。本文介紹了利用美國德州儀器公司（Texas Instrument）新近推出了一種功能很強的低功耗單片機制作高精度智能變送器的硬件構(gòu)成及工作原理。

系統(tǒng)硬件構(gòu)成及工作過程

  

圖1 智能變送器硬件組成圖

智能變送器的硬件系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。系統(tǒng)由壓力傳感器、溫度測量芯片、低功耗單片機MSC1211、液晶顯示、編程接口、電源管理和電流輸出等幾部分構(gòu)成。液晶顯示采用并行接口，編程接口采用串行口。由于制作的為兩線制變送器要求在環(huán)路供電時輸出電流在4~20mA，考慮到其他方面的影響，要求整個系統(tǒng)的電流在

3.5mA左右，這樣在零壓力比較容易調(diào)出4mA，所以在選擇器件時功耗應(yīng)重點考慮。本系統(tǒng)采用的帶有片上D/A和A/D的單片機和液晶顯示器均具有省電功能，溫度芯片為單線制低功耗。在設(shè)計軟件時讓通訊部分和采樣部分分時工作，以確保整個系統(tǒng)在3.5mA左右。MSC1211在2.7~5.25V工作電壓下功耗小于4mW，液晶顯示器的工作電流小于50μA;另外MSC1211可以提供精確的2.5V或1.25V的基準(zhǔn)電壓作為A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓。

系統(tǒng)的工作過程：從壓力傳感器來的信號進入到A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部具有可編程增益放大器，可根據(jù)輸入信號的范圍自動設(shè)置增益放大倍數(shù)，A/D轉(zhuǎn)換器對模擬信號數(shù)字化并進行數(shù)字濾波后，由CPU根據(jù)從溫度芯片DS18B20讀來的溫度信號，從FALSH存儲器中讀取零點、線性度校正系數(shù)后，進行溫度補償和非線性補償，然后根據(jù)量程范圍進行量程轉(zhuǎn)換并將其送到D/A轉(zhuǎn)換器，從而輸出相應(yīng)的電流值，同時將壓力以相應(yīng)的單位顯示在液晶顯示器上。 MSC1211A/D和D/A轉(zhuǎn)換器MSC1211的片上A/D轉(zhuǎn)換器是高集成度、八通道差分和單通道24位Σ－ΔA/D轉(zhuǎn)換器，。其內(nèi)部包括儀表放大器、可編程增益放大器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理及信號校準(zhǔn)電路。芯片可以提供自帶高精度標(biāo)準(zhǔn)電壓，精度為0.2%,漂移為5ppm/