在信息高速开展的今日，传感器的智能化和集成化成为其开展的两个重要方向，而传感器智能化和集成化的程度首要取决于与之相结合的微处理器的功用。具有数据处理才能，能够进行主动检测、主动校准、主动差错补偿、主动抽样、以及标度改换功用的智能压力传感器已成为国内外开发和研讨的热门。
ＭＳＣ１２１１是美国德州仪器公司（ＴＩ）新推出的一款十分灵敏的高功用低功耗单片机，该器材内含２４位Σ－Δ Ａ／Ｄ转化器和１６位Ｄ／Ａ转化器。将ＭＳＣ１２１１单片机与硅压阻式传感器相结合便能够构成高集成度、高精确度、高可靠性的小型化智能压力传感器。
１、ＭＳＣ１２１１的功用特色
ＭＳＣ１２１１系列微处理器是高集成混合信号元器材，其内部结构如图１所示。
１．１ ＭＳＣ１２１１中的Ａ／Ｄ转化器设置
ＭＳＣ１２１１的片上Ａ／Ｄ转化器是高集成度、八通道差分和单通道２４位Σ－Δ Ａ／Ｄ转化器，其内部包含外表扩大器、可编程增益扩大器、多路转化开关、数字滤波？１？、数据处理及信号校准电路。该芯片自带高精度规范电压，精度为０．２％？漂移为５×１０－６／℃？因而能够节约空间及下降器材本钱，也可输出该规范电压或外接规范电压，然后对外部传感器输出的０～１００ｍＶ微信号进行收集。 在运用ＭＳＣ１２１１的片上Ａ／Ｄ进行采样时，需求设置的寄存器为多路开关寄存器（ＡＤＭＵＸ）、模数转化操控寄存器（ＡＤＣＯＮ０～ＡＤＣＯＮ３）、总和移位寄存器（Ｓｕｍｍａｔｉｏｎ／Ｓｈｉｆｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ）以及ＡＤＣ偏移量设置寄存器（ＯＣＬ～ＯＣＨ）。ＡＤＣＯＮ０决议了内部扩大器的增益和ＡＤ转化的参阅电压等。ＡＤＣＯＮ１确认了ＡＤ转化成果的极性、数字滤波办法和核算形式操控位。ＡＤＣＯＮ２～３用来设定ＡＤ转化输出数据的速率。总和移位寄存器用来设定一次输出需求进行采样的个数（如能够设置为进行８次ＡＤ转化后取平均值），然后输出数据。ＡＤＣ偏移量设置寄存器用来寄存零点偏移，以便于进行校对。
１．２ ＭＳＣ１２１１中的Ｄ／Ａ转化器的设置
相对于Ａ／Ｄ转化而言，Ｄ／Ａ转化器的设置十分简略。只需求装备４个Ｄ／Ａ转化寄存器（ＤＡＣ０～ＤＡＣ３）和ＤＡＣ装载操控寄存器。Ｄ／Ａ转化寄存器操控着相应的电压输出方法和参阅电压。装载操控寄存器用来操控Ｄ／Ａ数据的装载方法。
１．３ ＦＬＡＳＨ存储器 压力信号可由微操控器设置为数字输出形式或模仿输出形式，这使得它可作为一个规范模仿设备而不需求衔接数字通讯线路；而作为一个智能型数字输出传感器时，它能够进行双向通讯。该体系经过ＲＳ－２３２规范接口与上位机通讯，如：向上位机（主机）发送丈量到的数据，接纳上位机发来的操控指令，进行参数设置及校准操作。与上位机的通讯指令选用不定长的ＡＳＣ代码指令，用不同的信令头（ＳＯＴ）代表不同的操控，并有ＣＲＣ纠错以确保数据正确传输，信令有一致的完毕码（ＥＯＴ）。
ＭＳＣ１２１１系列微处理器的ＦＬＡＳＨ存储器容量从４ｋＢ到３２ｋＢ，其间ＭＳＣ１２１１Ｙ５的存储器容量高达３２ｋＢ。用户在运用时能够经过硬件装备寄存器（ＨＣＲ０）的低３位来灵敏装备程序存储器和数据存储器空间的巨细？２？。并且不管ＦＬＡＳＨ存储器被界说为程序存储器仍是数据存储器，用户都能够经过ＭＯＶＸ指令来对它进行读写。这就意味着用户能够把悉数空间做为程序存储空间，并可将程序存储空间当作数据存储空间来运用。
２、在智能压力传感器中的使用
运用ＭＳＣ１２１１丰厚的片内资源，能够规划出功用强大、高精确度、宽动态规模的全集成数据收集体系。
２．１ 体系硬件规划
智能压力传感器的硬件体系构成如图２所示。该体系由压力传感器、微处理器ＭＳＣ１２１１、温度传感器、电源模块和输出模块等几部分构成。 其间电源模块为体系供给３．３Ｖ模仿电压（ＡＶＤＤ）和２．７Ｖ数字电压（ＤＶＤＤ）。
图３为ＭＳＣ１２１１与传感器模块及上位机的接口电路，本体系选用恒流源供电的硅压阻式传感器，其供电电源由ＭＳＣ１２１１供给，不需求外接电源。ＭＳＣ１２１１的多路复用电路能够供给差分信号输入的各种组合？考虑到共模信号的巨细、差分信号的巨细、扩大倍数、输入信号频率等要素，本规划对压力信号选用差分信号输入方法，挑选ＡＩＮ４作为差分输入的正向输入端？ ＡＩＮ５作为负向输入端，温度传感器信号选用单端信号输入方法。
体系的作业进程：从压力传感器来的信号进入Ａ／Ｄ转化器，其内部具有可编程增益扩大器，可依据输入信号的规模主动设置增益扩大倍数，Ａ／Ｄ转化器对模仿信号数字化并进行数字滤波后，由ＣＰＵ依据从温度芯片读来的温度信号，从ＦＡＬＳＨ存储器中读取零点和线性度校对系数后，再进行温度补偿和非线性补偿，然后依据量程规模进行量程转化并将其送到Ｄ／Ａ转化器，然后输出相应的电压值。
２．２ 体系软件规划
体系软件选用模块化结构，其软件模块首要包含以下几部分：（１）ＭＳＣ１２１１的初始化，包含单片机初始化 、串口初始化、Ａ／Ｄ转化器和Ｄ／Ａ转化器的初始化。（２）Ａ／Ｄ转化器的校准，包含各通道增益、零点漂移校对。（３）现场压力和温度数据的收集（４）压力传感器的零点校准。温度漂移补偿和非线性补偿。（５）量程转化，Ｄ／Ａ数据输出。（６）实时压力显现。 （７） 串口中止服务程序等。
在进行软件设计时，要注意在Ａ／Ｄ转化时，每次更改ＰＧＡ扩大倍数时均需从头校准，设定特别寄存器ＡＤＣＯＮ１的ＳＭ１～０位为００，即进入主动形式数字滤波。这样跟着Ａ／Ｄ采样次数的添加，数字滤波依次为快速转化、Ｓｉｎｃ２、Ｓｉｎｃ３数字滤波，然后最大极限地进步转化速度和转化准确度。图４为主程序和串口中止通讯服务程序流程图。
２．３ 体系功用
依据ＭＳＣ１２１的智能压力传感器能够完结逻辑判别、计算处理功用、自确诊、自校准功用；自适应、自调整功用；具有优异的回忆、存储功用以及杰出的数据通讯功用。
３、完毕语
ＭＳＣ１２１１可直接接纳来自传感器的弱小信号且集成度高、体积小，因而，选用ＭＣＳ１２１１构成智能压力传感器可大大简化体系结构。一起，充分运用各种软件功用，能够完结硬件难以完结的使命，然后下降传感器制作的难度，进步传感器功用并下降本钱。
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