- 基于dsPIC30F的高精度数据采集器的研制

　　RS485串行通信模块设计

　　RS485串行通信模块通过MAX485芯片进行信号收发。主控机处于远程控制室，所受干扰小，因此用MAX485芯片完成数据通讯功能。而传输分站工作在环境恶劣的工业生产现场，干扰较大，因此dsPIC30F微处理器和MAX485之间采用光电隔离。MAX485是半双工通讯芯片，其收发状态由dsPIC30F微处理器的RB4引脚控制。当RB4置低电平时，DE连接的二级管导通，使信号输入端DI 连接的二级管正端电压较低，二级管截止，发送器不工作，芯片成为RS485接收器。差分信号由A、B输入，由接收器输出反向端RO输出反向信号，经光电隔离到dsPIC30F微处理器的RXD引脚，完成接收过程。当RB4置高电平时，DE连接的二级管截止，使得输入端DI连接的二级管正端电压较高，此二级管的通断由DI 输入端电平高低决定，芯片成为RS485发送器。信号由dsPIC30F微处理器的TXD引脚发出，经光电隔离，从DI输入，由A、B口输出RS485差分信号，完成发送过程。另外，由于dsPIC30F微处理器能够输出20mA以上的电流，因此，在dsPIC30F微处理器和MAX485的控制连接线路和发送接收连接线路中，可以不加逻辑门电路。

　　LED显示模块设计

　　LED显示模块采用串行接口的8位数码管显示驱动器MAX7219。它具有10MHz传输率的三线串行接口与dsPIC30F微处理器相连，最多可驱动8个共阴数码管或64个发光二极管。其内部有可存储显示信息的8×8静态RAM、动态扫描电路以及段、位驱动器。MAX7219的数据输入主要由三根输入线完成。它们分别是串行数据线DIN、加载线LOAD与时钟线CLK，分别和dsPIC30F微处理器的RB1、RB2与RB3引脚相连。串行数据是以16 位数据包的形式从DIN 脚串行输入，在CLK的每一个上升沿逐位送入芯片内部，LOAD脚在第16个CLK上升沿出现的同时或者之后但在下一个CLK上升沿到达之前，对输入的数据进行锁存，否则送入的数据将丢失。

　　系统软件设计

　　软件在Microchip公司的MPLAB IDE可视化集成开发环境下运行，使用C30编译器编写。MPLAB IDE提供了方便且功能丰富的界面，其中C30编译器提供了C语言的标准特性。高精度数据采集器的软件主要完成A/D转换、LED显示和RS485通信功能。

　　主程序流程图如图3所示。首先，配置PIC微处理器的SPI端口为在时钟下降沿时，MCP3551输出数据，在时钟上升沿时锁存数据。然后配置MCP3551在连续转换模式方式下工作，上电令RB0为低电平输出，即{C}\halfnote_{}^{-}{S}\halfnote_{}^{-} 为低电平，并一直维持。然后查询SDI引脚的电平状态，如果SDI引脚为低电平，则读取接收缓冲器SPI1BUF的数据，如果SDI引脚为高电平，则继续查询。然后通过LED显示输出及通过RS485通信程序与PC机通信。

　　

　　RS485通信采用dsPIC30F微处理器的USART串口接口，以串口中断的方式通信。串口中断设定为最高中断优先级，使能接收中断，禁止发送中断。波特率发生器的值由公式U1BRG=FCY/（16×波特率）？1计算得到，其中FCY为指令周期时钟频率，波特率选择9600bps，通过接收器和发送器进行数据传输。

　　结束语

　　本文介绍的基于dsPIC30F的高精度数据采集器，利用了高精度、低噪声、22位分辨率的新型Δ-Σ的A/D转换器MCP3551进行数据采样转换，实现了dsPIC30F微处理器与PC机的RS485通信功能，并能够通过LED显示输出。按照此方案设计的系统成功应用于传感器校验系统中。实际的调试和运行表明，此数据采集器可在扩展温度范围（-40oC~+125oC）条件下工作，方便地测量低频低电压信号，它精度高、抗干扰能力强、体积小，能达到6位半LED显示输出，具有很强的实用价值。