基于CS5550的工业测量仪表设计

　　业测量仪表设计方案。本设计采用CS5550高性能A/D转换芯片，以单片机作为系统控制中心，实现了多种信号的采集与变换。详细介绍了电压、电流、电阻信号采集测量电路的原理。该系统成本低，结构简单，使用方便，抗干扰能力强，适用于各类微弱信号的采集与变换。

　　0 引言

　　现代工业测量仪表以单片机为核心，具有数字显示、开关量输出、超限报警和通信等功能。用于测量各类工业现场的检测信号，是工业控制自动化必不可少的重要检测和控制装置。广泛应用于电力、化工、冶金等部门。

　　随着元件生产工艺、自动化水平的提高，对测量装置的要求越来越高。为实现低漂移、高稳定、高分辨率，使用了CS5550 A/D转换器。本系统通过简单的跳线，实现了单一仪表对电压、电流、电阻等各信号的采集，通过强大的程序实现各种信号的变换，真正达到了一表多用的智能型仪表。

　　1 硬件电路设计

　　仪表各种输入信号经跳线选择，切换测量电路后直接送入CS5550 A/D转换器，转换成数字量送入CPU处理，输入信号经线性化、冷端补偿、外线电阻补偿等运算后，得到测量值送LED显示或经RS-232传给上位机或其它控制器，同时与用户设定的报警值进行比较，从而驱动继电器报警输出。

　　系统结构如图1所示，测量电路与A/D转换的模拟电路部分是系统设计的关键，直接影响到测量结果的精确程度。软件的核心部分是将采集到的数字信号量转换成准确测量结果，如将热电偶的微弱电压信号转换成对应的温度值。

　　1.1 A/D转换电路

　　本系统的A/D转换采用Cirrus Logic公司的两通道、低成本Delta-Sigma模数转换器CS5550芯片，是一种便于设计、性价比高的小体积高集成解决方案。

　　CS5550集放大器、A/D转换器、数字滤波器、基准电压电路和双向串口于一身。具有方便的片上偏移和增益校准功能，通过串口可重新设置完成初始化，可直接输出精确测量结果。它是一个双通道解决方案。

　　CS5550的模拟电源与数字电源分开提供，模拟电源部分使用了RC低通滤波电路，增强了系统的稳定性。使用片上提供的基准电压源，简化电路设计。通过SPI接口与单片机进行通信。CS5550的外围参考电路如图2所示。

　　1.2 测量电路

　　测量电路如图3所示，信号输入接在接线端子上，通过跳线选择输入信号的测量电路。这里，跳线可以使用模拟开关替代，通过单片机控制进行切换。

　　当跳线1、2短接时，测量输入电压信号，可接热电偶的信号输入。

　　当跳线5、6短接时，测量输入电流信号，电流经过精密电阻r产生压降，这样只需知道电阻r的阻值，便可测得电流值，可接0～10mA、4～20mA标准信号。