系統(tǒng)硬件主要是由金屬電阻應(yīng)變式壓力傳感器、信號調(diào)理電路、4～20mA輸出電路、顯示電路、按鍵輸入電路、報(bào)警電路以及電源電路等組成。當(dāng)壓力傳感器將所測得的壓力變化量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號之后，經(jīng)過信號調(diào)理電路之后，由A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送至MSP430內(nèi)部進(jìn)行分析。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的分段式標(biāo)定算法對信號進(jìn)行處理，通過單片機(jī)內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換和4～20mA輸出電路將信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號，供后續(xù)設(shè)備接入。

1、壓力傳感器

根據(jù)高溫熔體擠出生產(chǎn)控制過程的特點(diǎn)，所選用的壓力傳感器需要能適應(yīng)高溫、高壓環(huán)境下持續(xù)測量，具備靈敏度高、測量速度快等特點(diǎn)，除此之外，還需要克服溫度等環(huán)境因素對測量結(jié)果的影響，因此系統(tǒng)選用金屬電阻應(yīng)變式壓力傳感器。金屬電阻應(yīng)變片能承受高溫、高壓環(huán)境，且對溫度的敏感程度較低，金屬電阻應(yīng)變式壓力傳感器是目前工業(yè)檢測中應(yīng)用廣泛的壓力傳感器，其具有結(jié)構(gòu)接單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)傳感器受到外界壓力時(shí)，它會將承受到的壓力按照一定的線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，通過采集傳感器輸出的電信號來擬定壓力－電壓曲線，從而根據(jù)采集到的電信號大小計(jì)算得到相應(yīng)的壓力值。

2、壓力檢測電路

壓力檢測電路由電橋電路和信號檢測電路組成。電橋電路的一個(gè)橋臂為金屬電阻應(yīng)變片式壓力傳感器，該橋臂用于檢測熔體的壓力，其會將所承受到的壓力值線性地轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。信號檢測電路對電橋輸出的電信號進(jìn)行濾波、放大等處理， 將輸出電壓信號的幅值調(diào)整到合適的范圍，便于A/D轉(zhuǎn)換器對其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

3、A/D采集電路

為了提高檢測精度，系統(tǒng)選用高精度16位A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7606，AD7606采樣頻率到達(dá)200kHz，可同時(shí)采集8個(gè)通道的數(shù)據(jù)，采用單5V供電，采集電壓的范圍在－10～+10V之間。單片機(jī)通過FSMC總線接口與AD7606進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，AD7606的CONVST為啟動引腳，CONVSTA控制1～4通道，CONVSTB控制5～8通道。本文設(shè)計(jì)的智能壓力變送系統(tǒng)共用到兩個(gè)采集通道，通道1是對壓力信號進(jìn)行采樣。通道2是對單片機(jī)供電電壓進(jìn)行采樣，當(dāng)供電異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警。BUSY引腳為轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng)BUSY為高電平時(shí)表示AD7606正在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)BUSY為低電平時(shí)表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。

4、4～20mA輸出電路

單片機(jī)將采集到的壓力信號在內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算、處理，然后將壓力值送入單片機(jī)內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換模塊， 通過轉(zhuǎn)換可以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流信號。但此電流信號并不是工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流輸出信號，因此需要將單片機(jī)D/A模塊輸出的電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流輸出信號。

5、軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)也是系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)利用C語言進(jìn)行編程，主要設(shè)計(jì)了系統(tǒng)初始化程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、D/A轉(zhuǎn)換程序、分段式壓力算法程序等。當(dāng)系統(tǒng)采集到壓力信號時(shí)，經(jīng)外部A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)內(nèi)部對采集到的壓力值進(jìn)行預(yù)處理，利用分段式壓力標(biāo)定算法對壓力值進(jìn)行修正，將處理過后的壓力值發(fā)送到顯示器上實(shí)時(shí)顯示。還可以通過預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流輸出接口，將采集到的壓力信號供給其他儀表使用。