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在工廠自動(dòng)化應(yīng)用中，從單片機(jī)中獲取更多的用于信號(hào)鏈處理的資源

本文作者：德州儀器點(diǎn)擊： 2018-06-22 08:10

前言：

隨著工廠越來越智能化，用于制造監(jiān)控這些設(shè)備的傳感器和自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)也變得越來越智能。

微控制器（MCU）則需要快速有效地適應(yīng)不同類型的傳感和測(cè)量的應(yīng)用需求，特別是那些涉及照明、濕度、溫度、電力電流、一氧化碳以及涉及許多其他條件或參數(shù)的傳感應(yīng)用。解決適應(yīng)性需求的一種方法是在MCU中集成可以靈活配置的信號(hào)鏈處理模塊，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求做不同的配置。

這種集成信號(hào)鏈的設(shè)計(jì)是新型MSP430FR23xx MCU系列的關(guān)鍵組成，具有多個(gè)可配置的智能模擬組合模塊外設(shè)。智能模擬組合模塊包含多個(gè)模擬信號(hào)鏈外設(shè)，包括具有可編程增益放大（PGA）功能的運(yùn)算放大器（op amp）和12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。這些外設(shè)提供了許多配置選項(xiàng)，使您可以根據(jù)應(yīng)用需求配置內(nèi)部信號(hào)路徑。圖1是智能模擬組合模塊的高級(jí)框圖。

圖1：MSP430FR2355 MCU中的智能模擬組合模塊

MSP430FR2355器件包含四個(gè)智能模擬組合模塊，每個(gè)模塊均可以根據(jù)應(yīng)用需求獨(dú)立配置成為DAC、PGA和運(yùn)算放大器以及他們的組合。還可以通過內(nèi)部連接配對(duì)使用，這降低了MCU外部連接電路的需求。該MCU還包括一個(gè)200KSPS 12位逐次逼近式（SAR）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和兩個(gè)增強(qiáng)型比較器，以在MCU內(nèi)提供更多的信號(hào)鏈外設(shè)。

可以工作在-40至105°C的智能模擬組合模塊和MSP430FR2355 MCU其中一個(gè)應(yīng)用是工業(yè)溫度變送器。采用MSP430FR2355 MCU的4-20mA回路供電的 RTD 溫度變送器參考設(shè)計(jì)提供了較少元件數(shù)量、低成本的解決方案。該參考設(shè)計(jì)利用MSP430FR2355 MCU中的片上智能模擬組合模塊來控制回路電流，因此不再需要獨(dú)立式DAC，如圖2所示。

圖2：4mA-20mA電流回路供電的溫度變送器參考設(shè)計(jì)框圖

該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了12位輸出分辨率和6μA輸出電流分辨率。該設(shè)計(jì)還結(jié)合了反向極性保護(hù)，以及國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）61000-4-2和IEC61000-4-4環(huán)路電源輸入保護(hù)。圖3顯示了該設(shè)計(jì)的實(shí)際硬件。

圖3：采用MSP430FR2355 MCU的溫度變送器參考設(shè)計(jì)

結(jié)論

工廠自動(dòng)化中傳感應(yīng)用的增長(zhǎng)推動(dòng)著對(duì)MCU中更多模擬外設(shè)集成的需求。添加可配置的集成的模擬元件為開發(fā)人員提供了設(shè)計(jì)的靈活性，以滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的不同需求。

其他資源
? 從MSP430FR2355 MCU和MSP-EXP430FR2355 LaunchPad™開發(fā)套件上手。
? 閱讀應(yīng)用說明“如何在MSP430™MCU中使用智能模擬組合”。
? 請(qǐng)參閱MSP430FR2355數(shù)據(jù)表和產(chǎn)品家族用戶指南。
? 有關(guān)智能模擬組合的更多應(yīng)用用例和選項(xiàng)，請(qǐng)閱讀白皮書“智能模擬組合支持未來基于MCU的傳感和測(cè)量應(yīng)用”。

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