美國德州儀器公司(TI)推出了一種功能性強、帶24位A/D轉換器的微處理器MSC1210。MSC1210具有增強特性，特別適合高精度溫度測量、壓力傳感器等輸出的微弱信號。本文介紹以MSC1210作為測量及信號處理核心的便攜式高精度數據采集系統。該系統測量精度高，可以快速方便地進行高精度數據測量。
1 總體設計
　　本系統是一種便攜式高精度數據采集系統，集高精度數據采集、快速數據處理、彩色液晶顯示于一體。應用系統的硬件部分主要由前端數據采集、處理電路和后端數據處理、液晶顯示電路構成。這兩部分通過RS-232串行接口通信。系統的總體結構如圖1所示。

　　前端的硬件部分主要是以MSC1210為核心的數據采集電路。后端的硬件部分主要由三大塊構成：以S3C44BOX為核心的系統板；集JTAG調試電路、系統電源、LCD接口電路的輔助板；液晶屏。
　　為了整個系統的便攜性，在設計過程中充分考慮了系統的整體結構。為實現人機交互，根據實際需要選取了5.7英寸、256色、320×240像素的STN液晶屏。根據液晶屏的尺寸大小并結合最終應用系統的外形結構特點，繪制了以S3C44BOX為核心的系統板和集JTAG調試電路、系統電源、LCD接口電路的輔助板。這三大塊的構成模型如圖2所示。

　　系統前后端接口豐富，擴展性強，硬件一旦成型就相對固定。使用時，根據具體的應用場合，前端輔以不同類型的傳感器，組成高精度的數據采集傳輸模塊，前后端分別編寫相應的應用軟件完成高精度的數據采集、處理和人機交互顯示功能。
2 數據采集部分硬件設計
　　數據采集部分的核心器件MSC1210為TI公司的系統級高精度ADC芯片系列。它內置24位低功耗Σ-Δ ADC前端信號調理電路——多路模擬開關、緩沖器、PGA(可編程增益放大)、電壓參考，且集成了高性能8051處理器內核、Flash存儲器和32位累加器、兼容SPI串口" title="串口">串口等多種片上外設。MSC1210具有下列優點：
　　(1)24位的ADC，其有效精度高于22位，這是實現高精度的重要保證。
　　(2)其內部包含完整的前向通道(包括輸入緩存器、模擬開關電路、可編程增益放大器、ADC轉換器以及數字濾波部分)，使用非常方便。此外，還包含后向通道DAC，功能十分完備。
　　(3)通過改變命令寄存器的方式對內部通道功能進行設置，用指令選擇輸入緩存器、設置放大增益、控制通道開關切換、進行偏置校正等。
　　(4)系統還提供了多種開發環境以滿足不同的開發需求，可用于仿真系統和在系統調試。
　　數據采集部分電路結構原理如圖3所示。

　　由圖3可知，整個數據采集電路是以片上系統MSC1210Y5為中心的電路。由以上介紹可知，此IC芯片集成了模擬電路和控制邏輯，內部邏輯功能比較強，且包含了比較完整的測量通道。因此所需要的外圍電路很少，是一種結構緊湊的實用電路。線路中2塊主要IC芯片為MSC1210Y5和MAX3223。前者是一個片上系統，工作頻率為1.8432MHz，并且包含32KB Flash存儲器；后者提供片上系統與后端人機交互系統串口通信的RS-232接口。由于IC芯片的功耗很低，板上的DVdd電源(3.3V)由后端系統通過RS-232接口提供。除了RS-232接口的接線，只需要接入J1、J2插座的信號(8個AIN線、REF以及公共地)線，不再需要其他連接，使用非常方便。此外，在電路中還預留一部分接口線供系統功能擴展。
3 數據采集部分軟件設計
　　實際應用中,MSC1210Y5需完成微弱信號的多路切換、信號緩沖、PGA編程放大、24位Δ-ΣA/D轉換、數字濾波、數據處理、信號校準以及串口通信等功能。MSC1210Y5包含2個串口，選取其中的一個串口與后端人機交互系統通信，負責接收后端發送的控制命令和控制參數以及發送前端采集、處理的數據。因此數據采集電路程序的主要任務是：
　　(1)控制內部ADC的測量過程，讀取轉換的數據。
　　(2)與后端(S3C44B0X系統)通信，讀取上位機" title="上位機">上位機的命令和有關的控制參數，同時向上位機傳送轉換的數據。
　　數據采集電路的程序控制流程如圖4所示。