无源二线制智能数字显示表的设计与实现.pdf

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1、无源二线制智能数字显示表的设计与实现张刚。等无源二线制智能数字显示表的设计与实现DesignandImplementationofTwo—wirePassiveIntelligentDigitalIndicators跟曰01旅雩明2(北京化工大学机械工程学院1，北京100029；北京化工大学信息科学与技术学院2，北京100029)摘要：为了解决LCD在黑暗环境下无法晟示的问题，设计并开发了无源二线制智能数字显示表。该无源二线制智能数字显示表采用，n公司生产的MSP430FE427单片机进行控制，详细介绍了其工作原理和实现技术。该仪表能够在没有表头以

2、及外接直流电源的情况下，通过显示模块对二线制传感器检测到的工业参数进行显示；具有精度高、配置灵活、稳定性好等特点，适合用作工业现场的显示单元。关键词：无源二线制采样单片机滤波传感器中图分类号：TP21／27文献标志码：AAbstract：InordertosolvetheproblemofIED-i．e．，itisimpossibletodisplayunderdarkenvironment-thetwo-wirepassiveintelligentdigit—alindicatorhasbeendeveloped．Thesinglechipcom

3、puterMSP430FE427from'13isusedinthepassiveintelligentdigitaldisplayforcontrol-ling．Theoperationalprincipleandimplementingtechnologiesareintroducedindetail．Theinstrumentdisplaystheindustrialparametersdetec·tedbytwo-wiresensorswithoutexternalDCpowersupply，andfeatureshiighaccuracy

4、。flexibleconfigurationandgoodstability．Itissuitablefordisplayingunitinindustrialfields．Keywords：PassiveTwo—wireSamplingSinglechipcomputerFilteringSensorO引言本文设计并开发了一种无源二线制智能数字显示表，它是4—20mADC输出的变送器和仪表专用部件，主要由数据采集电路、信号处理电路和显示电路组成。无源二线制智能数字显示表的工作原理和工作过程如下：首先，采用输入信号为4—20mA的电流，经过采样电阻

5、，由16位AD采样后发送给单片机进行信号处理；同时电流流过电源部分后，产生2．84V的电源电压作为整个装置的供电电压。电流大部分流向AD采样并显示采样值，然后无损地流回原回路。为了方便用户矫正零点和满度，设计了两个按键，用户可以进行自由设定。该智能表无需给表头供电，因此，可以作为其他仪器的前端娃示，易于直接组装，使用方便、安全、可靠。1总体设计方案无源二线制智能数字显示表的主要用途是显示电流值所代表的物理量，它可以湿示由前端传感器传来的4—20mA的电流值，显示的物理量范围为一1999一修改稿收到日期：2008—12—09。第一作者张刚，1980年

6、生，男，2009年毕．e．-f-41：_京化工大学机械电子工程专业，获硕士学位；主要研究方向为智能检测技术、传感器网络和现场总线技术。3999。由于传感器类型的不同，所测物理量也不同，因此用户可自行设置量程。以适用于不同物理量的显示，如压力、差压、温度、流量、pH值、加速度和力等。其特点是无须外接电源，只须接人待测的电流环路即可工作。在电流为3．5mA时，仍能正常工作。按照系统需要实现的功能，设计系统总体结构如图l所示。图1系统总体结构框图Fig．1Thewholestructureofthesystem根据系统的设计指标要求，输入的是一个变化的电

7、流值，同时电流值很小。所以，无源二线制智能数字显示表若要正常丁作，必须要有一个可以提供额定电压的电源给整个系统供电。同时各个部分的电流消耗也是不相同的。显示采用的是数码管，它对电流的需求量很大。若想在如此低的电流下，数码管还可以正常品示，包括整个系统的电源、A／D、单片机，则必须合理地分配整个系统的功耗，并应具有一个非常稳定的低功耗的电源给予支持。76PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL31No．1January2010无源二线制智能数字显示表的设计与实现张刚。等2软硬件设计2．1硬件设计2．1．1主控模块主控模块

8、采用，11公司生产的超低功耗16位单片机MSP430FE427，它的电源电压可以采用1．8—3．6V的低电压。RAM数据在