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          基于CS5550的工業(yè)測量儀表設計

          作者: 時間:2010-03-10 來源:網(wǎng)絡 收藏


          摘要:針對現(xiàn)行工控的種類繁多、功能各異、專用性強等問題,本文介紹了一種高精度、多用途的智能設計方案。本設計采用高性能A/D轉換芯片,以單片機作為系統(tǒng)控制中心,實現(xiàn)了多種信號的采集與變換。詳細介紹了電壓、電流、電阻信號采集測量電路的原理。該系統(tǒng)成本低,結構簡單,使用方便,抗干擾能力強,適用于各類微弱信號的采集與變換。
          關鍵詞:A/D轉換器;測量;函數(shù)指針

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/195507.htm

          0 引言
          現(xiàn)代儀表以單片機為核心,具有數(shù)字顯示、開關量輸出、超限報警和通信等功能。用于測量各類工業(yè)現(xiàn)場的檢測信號,是工業(yè)控制自動化必不可少的重要檢測和控制裝置。廣泛應用于電力、化工、冶金等部門。
          隨著元件生產(chǎn)工藝、自動化水平的提高,對測量裝置的要求越來越高。為實現(xiàn)低漂移、高穩(wěn)定、高分辨率,使用了 A/D轉換器。本系統(tǒng)通過簡單的跳線,實現(xiàn)了單一儀表對電壓、電流、電阻等各信號的采集,通過強大的程序實現(xiàn)各種信號的變換,真正達到了一表多用的智能型儀表。

          1 硬件電路設計
          儀表各種輸入信號經(jīng)跳線選擇,切換測量電路后直接送入CS5550 A/D轉換器,轉換成數(shù)字量送入CPU處理,輸入信號經(jīng)線性化、冷端補償、外線電阻補償?shù)冗\算后,得到測量值送LED顯示或經(jīng)RS-232傳給上位機或其它控制器,同時與用戶設定的報警值進行比較,從而驅動繼電器報警輸出。
          系統(tǒng)結構如圖1所示,測量電路與A/D轉換的模擬電路部分是系統(tǒng)設計的關鍵,直接影響到測量結果的精確程度。軟件的核心部分是將采集到的數(shù)字信號量轉換成準確測量結果,如將熱電偶的微弱電壓信號轉換成對應的溫度值。


          1.1 A/D轉換電路
          本系統(tǒng)的A/D轉換采用Cirrus Logic公司的兩通道、低成本Delta-Sigma模數(shù)轉換器CS5550芯片,是一種便于設計、性價比高的小體積高集成解決方案。
          CS5550集放大器、A/D轉換器、數(shù)字濾波器、基準電壓電路和雙向串口于一身。具有方便的片上偏移和增益校準功能,通過串口可重新設置完成初始化,可直接輸出精確測量結果。它是一個雙通道解決方案。
          CS5550的模擬電源與數(shù)字電源分開提供,模擬電源部分使用了RC低通濾波電路,增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使用片上提供的基準電壓源,簡化電路設計。通過SPI接口與單片機進行通信。CS5550的外圍參考電路如圖2所示。


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