摘 要：本文介绍了一种基于微控制器msc1210的、带液晶(lcd)显示的高精度数据采集系统，给出了该系统的硬件组成和软件设计,并通过基于s3c44b0x的嵌入式系统来实现人机交互功能,具有广阔的应用前景。

关键词：msc1210y5；数据采集；高精度；液晶显示

在许多传统行业中，高精度温度数据采集系统是不可缺少的。近年来，随着高精度adc价格的不断下降以及其功能的不断完善，研制廉价的多路、快速、高精度温度采集系统成为了可能。美国德州仪器公司(ti)推出的带24位adc的微处理器msc1210，特别适合于测量高精度温度、压力传感器等输出的微弱信号。本文以msc1210作为测量、信号处理以及通讯的核心，设计了高精度温度采集系统模块。该系统测量通道易于扩充，测量精度高，可以快速地进行高精度数据测量。
系统总体方案设计
本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、lcd电路组成。两部分通过rs-232串行接口进行通信。系统的总体方案构图如图1所示。

图1 系统总体结构

数据采集部分的软硬件设计
硬件电路设计
数据采集部分的核心器件选用了msc1210y5。这主要是因为该微处理器具有24位的adc，其有效精度高于22位。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、可编程增益放大器和adc以及数字滤波部分)和后向通道—dac，这些都是完成测控系统的必须部分。此外，该处理器通过改变命令寄存器的方式对内部通道功能进行设置，用指令就可以选择输入缓存器、设置放大增益、控制通道开关切换、进行偏置校正等，使用非常方便。数据采集部分的电路结构原理图如图2所示。
本系统中两个核心芯片msc1210y5和max3223的功耗都很低，因此，在设计中板上的电源(3.3v)由后端系统通过rs-232接口提供。除了rs-232接口的接线，以及接入j1、j2插座的信号(8个ain线、ref以及公共地)线外，本系统的硬件部分不再需要其它连接，使用非常方便。此外，设计时还在电路中预留了一部分接口线供以后扩展系统功能使用，包含了第二串行口以及四根可配置为spi接口、中断输入和i/o端口的备用接口线。

图2 数据采集电路结构原理图

软件设计
在基于此电路的高精度测温模块应用中，msc1210y5完成了微弱信号的多路切换、信号缓冲、编程放大、24位adc、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，本设计中选取其中的一个串口用来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。数据采集电路的程序主要任务是：控制内部的adc的测量过程，读取转换的数据；与后端(s3c44b0x系统)进行通信，读取上位机的命令和有关的控制参数，同时向上位机传送转换后的数据。数据采集电路的程序控制流程如图3所示。
串口开始接收上位机送过来的命令和数据时，将依次读到的后端系统的2字节串码(暂存在r6，r7)的控制字传送到msc1210y5内部寄存器adcon1和adcon0，从而实现对adc控制命令的写入。其后将adcon3、adcon2、admux和pdcon寄存器的内部写入相应的命令和参数值，从而完成对msc1210y5内adc的设置和启动。向后端系统发送数据时，由于adc是24位精度，转换数据必须分为3个字节传送，即将寄存器1、2、3的adc转换结果依次通过送sbuf发送，同时在这个过程中还包含发送同步字符、crc校验等过程。

图3数据采集电路的程序控制流程

嵌入式gui应用系统概述
该系统后端的硬件部分主要由三大块构成：以s3c44b0x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，以及lcd屏。
后端的软件部分也由三个部分组成：系统启动加载程序，嵌入式实时多任务操作系统mc/os-ii，和基于mc/os-ii的应用程序。根据系统应用的需要，其中基于mc/os-ii的应用程序主要包括串行口通信程序和基于mc/gui的图形用户接口程序。
系统中的串口用于s3c44b0x控制器向前端数据采集部分发送控制命令和控制参数，并实时接收前端发送的采集数据，送由控制器处理和进行lcd显示。当操作系统mc/os-ii启动时，自动初始化串行口。由于应用程序是多任务系统，为了实时监测串行口信息，设计时在系统中单开了一个串行口扫描任务，从而可保证信息不丢失。
由于mc/gui提供了源代码，在开发应用程序时，用户可以首先将核心文