美国德州仪器公司(TI)推出了一种功能性强、带24位A/D转换器的微处理器MSC1210。MSC1210具有增强特性，特别适合高精度温度测量、压力传感器等输出的微弱信号。本文介绍以MSC1210作为测量及信号处理核心的便携式高精度数据采集系统。该系统测量精度高，可以快速方便地进行高精度数据测量。
1 总体设计
　　本系统是一种便携式高精度数据采集系统，集高精度数据采集、快速数据处理、彩色液晶显示于一体。应用系统的硬件部分主要由前端数据采集、处理电路和后端数据处理、液晶显示电路构成。这两部分通过RS-232串行接口通信。系统的总体结构如图1所示。

　　前端的硬件部分主要是以MSC1210为核心的数据采集电路。后端的硬件部分主要由三大块构成：以S3C44BOX为核心的系统板；集JTAG调试电路、系统电源、LCD接口电路的辅助板；液晶屏。
　　为了整个系统的便携性，在设计过程中充分考虑了系统的整体结构。为实现人机交互，根据实际需要选取了5.7英寸、256色、320×240像素的STN液晶屏。根据液晶屏的尺寸大小并结合最终应用系统的外形结构特点，绘制了以S3C44BOX为核心的系统板和集JTAG调试电路、系统电源、LCD接口电路的辅助板。这三大块的构成模型如图2所示。

　　系统前后端接口丰富，扩展性强，硬件一旦成型就相对固定。使用时，根据具体的应用场合，前端辅以不同类型的传感器，组成高精度的数据采集传输模块，前后端分别编写相应的应用软件完成高精度的数据采集、处理和人机交互显示功能。
2 数据采集部分硬件设计
　　数据采集部分的核心器件MSC1210为TI公司的系统级高精度ADC芯片系列。它内置24位低功耗Σ-Δ ADC前端信号调理电路——多路模拟开关、缓冲器、PGA(可编程增益放大)、电压参考，且集成了高性能8051处理器内核、Flash存储器和32位累加器、兼容SPI串口" title="串口">串口等多种片上外设。MSC1210具有下列优点：
　　(1)24位的ADC，其有效精度高于22位，这是实现高精度的重要保证。
　　(2)其内部包含完整的前向通道(包括输入缓存器、模拟开关电路、可编程增益放大器、ADC转换器以及数字滤波部分)，使用非常方便。此外，还包含后向通道DAC，功能十分完备。
　　(3)通过改变命令寄存器的方式对内部通道功能进行设置，用指令选择输入缓存器、设置放大增益、控制通道开关切换、进行偏置校正等。
　　(4)系统还提供了多种开发环境以满足不同的开发需求，可用于仿真系统和在系统调试。
　　数据采集部分电路结构原理如图3所示。

　　由图3可知，整个数据采集电路是以片上系统MSC1210Y5为中心的电路。由以上介绍可知，此IC芯片集成了模拟电路和控制逻辑，内部逻辑功能比较强，且包含了比较完整的测量通道。因此所需要的外围电路很少，是一种结构紧凑的实用电路。线路中2块主要IC芯片为MSC1210Y5和MAX3223。前者是一个片上系统，工作频率为1.8432MHz，并且包含32KB Flash存储器；后者提供片上系统与后端人机交互系统串口通信的RS-232接口。由于IC芯片的功耗很低，板上的DVdd电源(3.3V)由后端系统通过RS-232接口提供。除了RS-232接口的接线，只需要接入J1、J2插座的信号(8个AIN线、REF以及公共地)线，不再需要其他连接，使用非常方便。此外，在电路中还预留一部分接口线供系统功能扩展。
3 数据采集部分软件设计
　　实际应用中,MSC1210Y5需完成微弱信号的多路切换、信号缓冲、PGA编程放大、24位Δ-ΣA/D转换、数字滤波、数据处理、信号校准以及串口通信等功能。MSC1210Y5包含2个串口，选取其中的一个串口与后端人机交互系统通信，负责接收后端发送的控制命令和控制参数以及发送前端采集、处理的数据。因此数据采集电路程序的主要任务是：
　　(1)控制内部ADC的测量过程，读取转换的数据。
　　(2)与后端(S3C44B0X系统)通信，读取上位机" title="上位机">上位机的命令和有关的控制参数，同时向上位机传送转换的数据。
　　数据采集电路的程序控制流程如图4所示。