MSC1211在高精度智能变送器开发中的应用

 

 

摘要：本文叙述了采用MSC1211制作智能变送器的系统构成和工作过程以及MSC1211的片上ΣΔA/D转换器和ΣΔD/A转换器的使用方法。关键词：ΣΔ A/D转换器；智能变送器；Flash存储器

引言在工业控制过程中，经常需要对一些参数进行测量，而一般传感器的输出信号较弱，不适合作远距离传输。为了减小干扰，通常采用4mA~20mA电流输出的双绞线变送器。信号模拟处理的变送器，由于电路的复杂性的限制，非线性补偿效果不理想，很难在全温度范围内实现温度补偿，因此达不到较高的精度要求。随着低功耗高精度单片机﹑ΣΔA/D和ΣΔD/A转换器的日益普及，为高精度的智能变送器的设计提供了技术途径。本文介绍了利用美国德州仪器公司（Texas Instrument）新近推出了一种功能很强的低功耗单片机制作高精度智能变送器的硬件构成及工作原理。

系统硬件构成及工作过程

  

图1 智能变送器硬件组成图

智能变送器的硬件系统构成如图1所示。系统由压力传感器、温度测量芯片、低功耗单片机MSC1211、液晶显示、编程接口、电源管理和电流输出等几部分构成。液晶显示采用并行接口，编程接口采用串行口。由于制作的为两线制变送器要求在环路供电时输出电流在4~20mA，考虑到其他方面的影响，要求整个系统的电流在

3.5mA左右，这样在零压力比较容易调出4mA，所以在选择器件时功耗应重点考虑。本系统采用的带有片上D/A和A/D的单片机和液晶显示器均具有省电功能，温度芯片为单线制低功耗。在设计软件时让通讯部分和采样部分分时工作，以确保整个系统在3.5mA左右。MSC1211在2.7~5.25V工作电压下功耗小于4mW，液晶显示器的工作电流小于50μA;另外MSC1211可以提供精确的2.5V或1.25V的基准电压作为A/D和D/A转换器的参考电压。

系统的工作过程：从压力传感器来的信号进入到A/D转换器，其内部具有可编程增益放大器，可根据输入信号的范围自动设置增益放大倍数，A/D转换器对模拟信号数字化并进行数字滤波后，由CPU根据从温度芯片DS18B20读来的温度信号，从FALSH存储器中读取零点、线性度校正系数后，进行温度补偿和非线性补偿，然后根据量程范围进行量程转换并将其送到D/A转换器，从而输出相应的电流值，同时将压力以相应的单位显示在液晶显示器上。 MSC1211A/D和D/A转换器MSC1211的片上A/D转换器是高集成度、八通道差分和单通道24位Σ－ΔA/D转换器，。其内部包括仪表放大器、可编程增益放大器、多路转换开关、数字滤波、数据处理及信号校准电路。芯片可以提供自带高精度标准电压，精度为0.2%,漂移为5ppm/