基于CS5550的工業(yè)測量?jì)x表設計

摘要：針對現行工控儀表的種類(lèi)繁多、功能各異、專(zhuān)用性強等問(wèn)題，本文介紹了一種高精度、多用途的智能工業(yè)測量儀表設計方案。本設計采用CS5550高性能A/D轉換芯片，以單片機作為系統控制中心，實(shí)現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。該系統成本低，結構簡(jiǎn)單，使用方便，抗干擾能力強，適用于各類(lèi)微弱信號的采集與變換。
關(guān)鍵詞：CS5550A／D轉換器；測量儀表；函數指針

0 引言
現代工業(yè)測量儀表以單片機為核心，具有數字顯示、開(kāi)關(guān)量輸出、超限報警和通信等功能。用于測量各類(lèi)工業(yè)現場(chǎng)的檢測信號，是工業(yè)控制自動(dòng)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(mén)。
隨著(zhù)元件生產(chǎn)工藝、自動(dòng)化水平的提高，對測量裝置的要求越來(lái)越高。為實(shí)現低漂移、高穩定、高分辨率，使用了CS5550 A／D轉換器。本系統通過(guò)簡(jiǎn)單的跳線(xiàn)，實(shí)現了單一儀表對電壓、電流、電阻等各信號的采集，通過(guò)強大的程序實(shí)現各種信號的變換，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(xiàn)選擇，切換測量電路后直接送入CS5550 A／D轉換器，轉換成數字量送入CPU處理，輸入信號經(jīng)線(xiàn)性化、冷端補償、外線(xiàn)電阻補償等運算后，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(shí)與用戶(hù)設定的報警值進(jìn)行比較，從而驅動(dòng)繼電器報警輸出。
系統結構如圖1所示，測量電路與A／D轉換的模擬電路部分是系統設計的關(guān)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
本系統的A/D轉換采用Cirrus Logic公司的兩通道、低成本Delta-Sigma模數轉換器CS5550芯片，是一種便于設計、性?xún)r(jià)比高的小體積高集成解決方案。
CS5550集放大器、A／D轉換器、數字濾波器、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(guò)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(gè)雙通道解決方案。
CS5550的模擬電源與數字電源分開(kāi)提供，模擬電源部分使用了RC低通濾波電路，增強了系統的穩定性。使用片上提供的基準電壓源，簡(jiǎn)化電路設計。通過(guò)SPI接口與單片機進(jìn)行通信。CS5550的外圍參考電路如圖2所示。