引言 
　　在工業控制過程中，經常需要對一些參數進行測量，而一般傳感器的輸出信號較弱，不適合作遠距離傳輸。為了減小干擾，通常采用4mA~20mA電流輸出的雙絞線變送器。
　　信號模擬處理的變送器，由于電路的復雜性的限制，非線性補償效果不理想，很難在全溫度范圍內實現溫度補償，因此達不到較高的精度要求。
　　另外，就地顯示的變送器越來越受歡迎，LCD直接顯示輸入壓力及相應單位， LCD指示單位自定的流量工程值等。在某些場合可以省略現場一次指示儀表，如壓力表、轉子流量計等而不影響現場的監視與操作。{TodayHot}
　　隨著低功耗高精度單片機的日益普及，為高精度的智能變送器的設計提供了技術途徑。如智能差壓變送器只須通過簡單的設定而獲得與輸入差壓信號平方根關系的輸出信號，因而可免于使用差壓式流量計的開方環節．簡化了測量、控制系統的構成。
　　本文介紹了利用臺灣富晶公司新近推出的一種功能很強的低功耗單片機制作數顯隔離變送器的硬件構成及工作原理。 
　　
　　系統硬件構成及工作過程 
　　 
圖1 數顯隔離變送器硬件組成圖
　　數顯隔離變送器的硬件系統構成如圖1所示。系統由傳感器、低功耗傳感器信號處理單片機FS9821、液晶顯示、EEPROM、參數設置按鍵、上下限報警輸出繼電器和PDM轉換4~20mA電路等幾部分構成。單片機FS9821為虛線所框，內部功能組成也在圖中示意。
　　富晶半導體公司新的混合信號處理單芯片OTP微控制器——FS9821專為傳感器應用而設計，配有2K程序內存，內含LCD驅動器、穩壓器、低壓探測器、低壓重置、看門狗定時器、內部振蕩器、實時時鐘電路、低噪聲運算放大器以及14位無噪聲Δ-Σ模數轉換器，工作電壓為2.2V~3.6V，工作電流小于4mA為一高集成度的混合信號處理單芯片OTP微控制器。{HotTag}
　　
　　 系統的工作過程：從（壓力、溫度、、）傳感器來的信號進入到低噪聲運算放大器，根據傳感器輸入信號的范圍可由外部電阻設定放大倍數（一般50倍以下），運算放大器的輸出信號到14位A/D轉換器， A/D轉換器對模擬信號數字化并進行數字濾波后，由CPU根據從片內溫度傳感器讀來的溫度信號，從24C08EEPROM中讀取零點、線性度校正系數后，進行溫度補償和非線性補償，然后根據量程范圍進行量程轉換并將其送到PDM存儲器輸出，通過轉換電路輸出4~20mA，同時將傳感器輸入信號以相應的單位顯示在液晶顯示器上。 
　　
　　由于LCD直接驅動了，按鍵輸入電路和光藕隔離輸出繼電器開關電路十分普遍且簡單，24C08和單片機的接口到處都有描述，這里就不再敘述。
　　
　　FS9821和傳感器的接口
　　
　　FS9821有一個給傳感器供電的電壓源Vs=3.6V，ADC差模輸入范圍為 600m V Max，根據傳感器滿量程的信號幅值可由外部電阻設定運算放大器的放大倍數（最大50倍），在這個范圍對地AGND提供了2個參考電壓VR1P=472mV，VR2P=236mV可以作為ADC的參考電壓輸入； 當傳感器的信號不對稱或太小時，也可由VS通過電阻分壓提供ADC的參考電壓輸入；如圖，ADC差模輸入范圍為360mV， 運放放大倍數為30 ；
　　FS9821配有溫度傳感器，可選擇它們到ADC輸入轉換成數字碼。{TEMPH,TEMPL},典型值為550μV+50μV /℃ 
　　
　　PDM隔離轉換為4~20mA的電路
　　FS9821輸出信號調制的PDM波形，傳送信號的瞬時電平與脈沖密度成正比，經過光電隔離后對PDM信號低通濾波，轉換成模擬電壓信號；在經過電壓/電流轉換變成4~20mA輸出。
　　
　　
　　相對PWM而言，轉換為模擬電壓時，PDM的輸出在時間軸上分布的較為平均。
　　
　　FS9821的軟件
　　FS9821的指令系統和PIC類似，有37條精簡指令。常用的乘法、除法、二進制和十進制變換子程序等都可和PIC相同。
　　數顯隔離變送器的軟件部分包括以下幾個模塊：
　　（1）對FS9821進行初始化，包括對單片機進行初始化、對液晶顯示器、A/D轉換器和PDM輸出的初始化。
　　（2）現場傳感器（壓力）和溫度數據的采集
　　（4）（壓力）傳感器的零點校準，溫度漂移補償和非線性補償
　　（5）量程轉換，4~20mA輸出
　　（6）實時數據顯示。
　　　　
　　結語 
　　 FS9821傳感器信號處理單片機價格只有美國同功能芯片的三分之一。使用本文提出的方案設計的數顯隔離變送器具有高精度，本地顯示，電氣隔離，體積小，使用方便等特點，可以應用在需要檢測微弱參數的很多領域。