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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)計思路。著重介紹了以MSC1210構(gòu)成的高精度測溫模塊。關(guān)鍵詞：MSC1210 高精度測溫 模塊化 多路測量
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溫器件，如熱電阻、熱電偶等，這些器件需要定期校準；在嚴格執(zhí)行GMP規(guī)范的制藥廠等企業(yè)，高溫滅菌需要定期進行滅菌率的驗證；在某些要求進行嚴格的溫度控制的場合，也需要進行多點高精度溫度測量。這些工作往往需要一多路高精度測溫系統(tǒng)來完成。
在被測溫度變化緩慢的情況下，可以使用多路掃描開關(guān)配以一個高精度測溫表進行多路溫度測量以及數(shù)據(jù)采集。但在溫度測量點數(shù)目較多、被測溫度變化較快的場合，如大量熱電阻、熱電偶的自動計量檢定系統(tǒng)以及高溫滅菌箱自動驗證系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的掃描式多路溫度測量系統(tǒng)不無法滿足要求了。近年來，隨著高精度A/D轉(zhuǎn)換器件價格的不斷下降以及A/D轉(zhuǎn)換器件功能的不斷完善，研制廉價的多路、快速、高精度溫度采集系統(tǒng)成為可能。
美國德州儀器公司（TEXAS INSTRUMENTS）新近推出了一種功能很強的帶24位A/D轉(zhuǎn)換器的微處理器MSC1210。MSC1210具有一些增強特性，特別適合測量高精度溫度、壓力傳感器等輸出的微弱信號。
本文介紹以MSC1210作為測量、信號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)測量通道易于擴充，溫度測量精度高，可以快速地進行多路高精度溫度測量。
圖1 多路高精度測溫系統(tǒng)框架
1 多路高精度測溫系統(tǒng)框架
系統(tǒng)由主機與多個智能測溫模塊組成。模塊與主機之間通過光電隔離的SPI接口進行通訊，使用帶有CRC糾錯的自定義指令集控制數(shù)據(jù)傳輸，主機帶有計算機接口（RS232串口以及USB接口）。系統(tǒng)框架參見圖1。
智能測溫模塊由MSC1210微轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，模塊本身具有完整的信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)修正計算及變換內(nèi)部標準等功能。為了避免外部干擾對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。由于一個模塊只能處理1～4路溫度，因此可以同步進行多組模塊的溫度測量，大大加快了多點溫度測量的速度。主機用來控制測溫模塊，從測溫模塊中讀取溫度數(shù)據(jù)并處理，同時完成人機接口以及其它功能。視應(yīng)用場合的不同，主機可以使用多路類型的單片機，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主頻下可以達到16MIPS的處理速度。
2 MSC1210的增強功能及使用注意事項
作為智能高精度測溫模塊的核心，MSC1210完成了微弱信號的多路切換、信號緩沖、PGA編程放大、24位∑-ΔA/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理、信號校準以及SPI通訊等功能。
MSC1210集成了一個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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