工业标准信号产生与测量仪表设计

作者：时间：2013-05-18来源：网络收藏

摘要：介绍了基于MSP430F42x系列MCU工业信号产生与测量仪表，该仪表可以产生工业电压、电流及频率信号，并对这些信号进行准确测量；同时阐述了该仪表的工作原理，给出了该仪表的原理框图和主要电路原理图。实验证明该仪表是实用的和成功的，可以实现预定的设计功能。
关键词：标准信号；MCU；ADC；PWM

0 引言
这篇论文介绍了工业信号的产生与测量原理，主要研究了基于TI公司MSP430F42x的工业信号的产生与测量仪表的设计。
工业信号的产生与测量仪表在生产过程系统中是非常重要的检测仪表，可模拟输出多种工业控制过程测控中所需的检测信号，同时也可测量这些工业控制过程中产生的信号，其大量用于工业仪表的现场调校。
本设计的特点是保证测量精度的情况下使低功耗更低，成本更低。在信号测量部分，16位ADC保证了测量精度；在信号输出部分，电压信号和电流信号采用PWM方式产生。
本设计由两片MSP430F系列MCU组成，MSP430F425实现电压和电流信号的测量，而MSP430F449实现电压和电流信号的输出及频率信号的测量与输出。

1 工业标准信号的采集
该仪表中的信号测量部分采用MSP430F425实现，该单片机功耗非常低，电源电流400μA；待机模式的电源电流为1．6μA。该单片机采用16位精简指令结构(RSIC)，具有125ns指令周期；可以安装低频32k或8M高频晶体。具有3路16位Sigma-Delta方式的ADC、直接驱动128段液晶显示器的驱动模块、1个RS232C／SPI通信口、1个具有捕获／比较功能的16位定时器，以及16k程序闪速存储器和2k随机存储器。
(1)测量部分
该仪表的测量部分如图1所示。三路ADC分别测量电流、电压和输出端反馈的电流、电压信号。