基于MSC1210的多路高精度溫度采集系統(tǒng)模塊

摘要：介紹了一種以MSC1210作為核心器件的多通道、高精度、快速溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。著重介紹了以MSC1210構(gòu)成的高精度測(cè)溫模塊。

    關(guān)鍵詞：MSC1210 高精度測(cè)溫 模塊化 多路測(cè)量

在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高精度溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。電廠、石化行業(yè)、鋼鐵廠以及制藥廠等企業(yè)使用了大量的各類測(cè)溫器件，如熱電阻、熱電偶等，這些器件需要定期校準(zhǔn)；在嚴(yán)格執(zhí)行GMP規(guī)范的制藥廠等企業(yè)，高溫滅菌需要定期進(jìn)行滅菌率的驗(yàn)證；在某些要求進(jìn)行嚴(yán)格的溫度控制的場(chǎng)合，也需要進(jìn)行多點(diǎn)高精度溫度測(cè)量。這些工作往往需要一多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)完成。

在被測(cè)溫度變化緩慢的情況下，可以使用多路掃描開關(guān)配以一個(gè)高精度測(cè)溫表進(jìn)行多路溫度測(cè)量以及數(shù)據(jù)采集。但在溫度測(cè)量點(diǎn)數(shù)目較多、被測(cè)溫度變化較快的場(chǎng)合，如大量熱電阻、熱電偶的自動(dòng)計(jì)量檢定系統(tǒng)以及高溫滅菌箱自動(dòng)驗(yàn)證系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的掃描式多路溫度測(cè)量系統(tǒng)不無(wú)法滿足要求了。近年來(lái)，隨著高精度A/D轉(zhuǎn)換器件價(jià)格的不斷下降以及A/D轉(zhuǎn)換器件功能的不斷完善，研制廉價(jià)的多路、快速、高精度溫度采集系統(tǒng)成為可能。

美國(guó)德州儀器公司（TEXAS INSTRUMENTS）新近推出了一種功能很強(qiáng)的帶24位A/D轉(zhuǎn)換器的微處理器MSC1210。MSC1210具有一些增強(qiáng)特性，特別適合測(cè)量高精度溫度、壓力傳感器等輸出的微弱信號(hào)。

本文介紹以MSC1210作為測(cè)量、信號(hào)處理以及通訊核心的多路高精度溫度采集系統(tǒng)模塊。該系統(tǒng)測(cè)量通道易于擴(kuò)充，溫度測(cè)量精度高，可以快速地進(jìn)行多路高精度溫度測(cè)量。

圖1 多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)框架

1 多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)框架

系統(tǒng)由主機(jī)與多個(gè)智能測(cè)溫模塊組成。模塊與主機(jī)之間通過(guò)光電隔離的SPI接口進(jìn)行通訊，使用帶有CRC糾錯(cuò)的自定義指令集控制數(shù)據(jù)傳輸，主機(jī)帶有計(jì)算機(jī)接口（RS232串口以及USB接口）。系統(tǒng)框架參見(jiàn)圖1。

智能測(cè)溫模塊由MSC1210微轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，模塊本身具有完整的信號(hào)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)修正計(jì)算及變換內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)等功能。為了避免外部干擾對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的影響，SPI接口使用高速光電耦合電路，并采用模塊自帶的穩(wěn)壓電路供電。由于一個(gè)模塊只能處理1～4路溫度，因此可以同步進(jìn)行多組模塊的溫度測(cè)量，大大加快了多點(diǎn)溫度測(cè)量的速度。主機(jī)用來(lái)控制測(cè)溫模塊，從測(cè)溫模塊中讀取溫度數(shù)據(jù)并處理，同時(shí)完成人機(jī)接口以及其它功能。視應(yīng)用場(chǎng)合的不同，主機(jī)可以使用多路類型的單片機(jī)，這里選用ATMEL公司的ATmega128。該款CPU采用Harvard流水線結(jié)構(gòu)以及RISC指令，并具有較大程序容量（128KB）的FLASH，在16MHz主頻下可以達(dá)到16MIPS的處理速度。

2 MSC1210的增強(qiáng)功能及使用注意事項(xiàng)

作為智能高精度測(cè)溫模塊的核心，MSC1210完成了微弱信號(hào)的多路切換、信號(hào)緩沖、PGA編程放大、24位∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理、信號(hào)校準(zhǔn)以及SPI通訊等功能。

MSC1210集成了一個(gè)8通道24位∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換器，采用8051兼容內(nèi)核。與筆者之

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