基于m－bus总线的智能气压传感器利用高精度气压传感器、24位a/d转换器ad7714、低功耗单片机p89lpc932完成对绝对气压的测量，并通过m－bus总线向上位机传送测量结果。目前该仪器已在矿井风压自动监测报警系统中得到应用。

煤层自然的必要条件之一是连续供氧（即漏风），而漏风与风压有着密切的关系，故风压是防治煤层自燃的重要参数，但目前一般由人工测量，需要大量的人力，且资料整理工作量大，测定值管理滞后，不能为日常的管理及时提供所需要的技术参数，影响了煤层自燃的防治和通防管理的科学化。矿井风压自动监测报警系统可对自燃区域的风压实现连续自动检测，在出现异常时立即报警。

如图1所示，各智能传感器和通信分站组成m－bus总线网络，通信分站通过发送不同的地址依次控制各智能传感器执行测量工作，并读取和存储其测量数据；各通信分站与监控计算机组成rs－485总线网络，监控计算机通过发送不同的地址依次选通各通信分站，并读取其存储的测量数据；监控计算机兼作web服务器，可实现检测数据的网络共享。系统中的核心部分是智能气压传感器，它可测量气体的绝对压力和温度，通过二者及智能风速传感器测得的风速即可推算风压。

硬件设计

供电方式

为减少供电电源的数量、降低费用、方便维护，各智能传感器采用总线供电方式。因总线电阻会带来压降，当总线过长或智能传感器过多时，总线末端的智能传感器将供电不足，为此，各智能传感器采用分时上电工作方式，即每一时刻只有一台智能传感器上电工作，而其余智能传感器处于低功耗的空闲等待状态。在空闲等待状态下，只有微功耗稳压器ht7150a（u1）、ht7130a（u2）和低功耗单片机p89lpc932上电，耗电仅300μa。

p89lpc932是philips公司推出的一款微控制器，其指令执行速度6倍于标准80c51器件。它集成了许多系统级的功能，如看门狗电路、eeprom、a/d转换器、d/a转换器等，特别是集成了cpu时钟修改寄存器divm，通过设置divm可以降低cpu的工作频率，大大降低功耗，本仪器中采用降低cpu工作频率，进入空闲方式、关闭外围电路（串口除外）等措施保证了空闲等待状态下的低功耗。另外，p89lpc932还具有地址自动识别电路，在多机通信方式下，允许uart使用硬件比较，从串行数据流中识别出特定的地址，这样就不必花费大量的软件资源去检查每一个从串口输入的串行地址，只有当通信分站发送的地址与智能传感器的地址相符时，智能传感器才从低功耗的空闲等待状态进入工作状态，将p0.0置为高电平，q3、q2导通，绝对气压传感器、a/d转换器ad7714上电，执行一次测量，并将测量结果发送给通信分站，然后重新进入空闲等待状态。通信分站接收并存储测量结果后，再发送其他地址，选通别的智能传感器，……，不断循环。

整流桥d3既可实现供电端（1、2）的无极性连接，又可减少电路储能对供电线的影响，符合本安仪表的设计要求。供电电源为隔爆兼本安型，具有双重过压、过流保护功能，对负载的等效电感、等效电容也有一定的限制，因此要增加总线上智能传感器的数量，必须限制每台智能传感器的等效输入电容、即c5要小。但c5作为电源滤波电容，必须保证p89lpc932可靠工作，所以电容值不能太小。在选取c5的电容值后，通过采用电阻r1来减小等效输入电容，当p89lpc932从空闲状态唤醒后，cpu工作频率被调高，功耗增加，r1的压降增大，引起u1、u2供电电压不足，所以将稳压器78l08的输出电压经d2提供给u2。

采集电路

绝对气压传感器采用美国smi公司的全温度补偿oem压力传感器5501－030，内部为一惠斯登电桥，需恒流供电，为使仪器能分辨到pa，a/d转换器选用美国ad公司的24位σ－δ式a/d转换器ad7714，它内含1个程控放大器和3个全差分输入通道，具有自校准，系统校准功能，虽然ad7714的转换精度极高，但受限于恒流源u6、电压基准d6，程控放大器增益的精度，因此采用了图2所示的测量电路，因全差分输入通道2（ain3与ain4）和3（ain5与ain6）的输入阻抗极高，吸收电流可忽略，所以，流经绝对气压传感器和精密电阻r9的电流均等于恒流源u2的电流i。每次测量都对通道2、3各执行一次自校准和转换，因两次转换相隔时间很短，所以恒流i、基准电压vref、程控放大器增益e均不会发生变化，两通道的转换结果分别为：

d2＝k×i×e/（v_ref/2²⁴）,

k为绝对气压传感器的系数，

d3＝r9×i×e/（v_ref/2²⁴）

将以上两式相除得：d2/d3＝k/r9。因在某气压p下k是恒定的，同时r9又是维持不变的（温度系数小于5ppm），故在该气压p下的d2/d3也是不变的，与恒流i、基准电压vref、程控放大器