單片機(jī)C8051F020簡介及其在儀器和儀表中的應(yīng)用

圖2 以C8051F020為核心的電子配料硬件框圖

　　使用C8051F020可使系統(tǒng)擴(kuò)展的外圍電路及接口電路數(shù)量大大減少,提高了系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性,同時(shí)為系統(tǒng)的功能擴(kuò)展及軟硬件升級(jí)提供了方便。系統(tǒng)中利用了C8051F020的以下資源以簡化原電路設(shè)計(jì)。

（1）可編程增益放大器PGA

　　電子配料秤將被測(cè)物體的重量通過拉或壓等形式將重量傳遞給稱重傳感器,稱重傳感器通常采用電阻應(yīng)變橋式,其輸出電壓擺幅均為0V～數(shù)百mV,故需將此信號(hào)放大后才能提供給A/D轉(zhuǎn)換器,可編程增益放大器的增益可根據(jù)稱重傳感器的滿量程值和A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓值設(shè)置。

　?。?）A/D轉(zhuǎn)換器

　　C8051F020單片機(jī)具有12Bit分辨率的ADC和10Bit分辨率的ADC,這里使用12Bit分辨率的ADC,12Bit分辨率ADC的采樣速率高達(dá)100KBps,利用C8051F020片內(nèi)的ADC,一方面簡化了原外圍擴(kuò)展的ADC,另一方面,其12Bit的精度和100KBps的采樣速率使得本系統(tǒng)的測(cè)量精度和測(cè)量實(shí)時(shí)性大為提高,滿足了本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度要求和實(shí)時(shí)性要求,從而使本系統(tǒng)的前向通道更加穩(wěn)定。

　?。?）程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

　　C8051F020單片機(jī)片內(nèi)具有64KByte的大容量FLASH程序存儲(chǔ)器和4305Byte的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。這樣可以滿足電子配料秤存儲(chǔ)復(fù)雜算法程序及大量數(shù)據(jù)的要求,同時(shí)為系統(tǒng)的軟件升級(jí)預(yù)留了足夠的空間,且簡化了原外

擴(kuò)的程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。由于C8051F020支持在系統(tǒng)編程使得本系統(tǒng)的軟件升級(jí)極為方便。

　　（4）具有豐富的可編程數(shù)字I/O資源

　　本系統(tǒng)無須進(jìn)行任何的外部I/O擴(kuò)展即能滿足本系統(tǒng)對(duì)I/O的需求,同時(shí)可使系統(tǒng)的人機(jī)通道和輸入/輸出開關(guān)量與CPU的聯(lián)系更加通暢,而片內(nèi)的12BitDAC更加完善了本系統(tǒng)的后向通道。

　?。?）具有豐富的軟件資源

　　為本系統(tǒng)使用C51等高級(jí)語言編程創(chuàng)造了良好的環(huán)境,高級(jí)語言編程環(huán)境可使本系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)真正的模塊化,也可使各種編程算法變得簡單容易,同時(shí)也更加完善,因而大大改善了本系統(tǒng)的軟件升級(jí)能力。

　?。?）在線調(diào)試

　　由于片內(nèi)具有JTAG和調(diào)試電路,通過JTAG可在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電子配料秤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,因而便于解決生產(chǎn)中遇到的各種實(shí)際問題。

　?。?）串行通信

　　C8051F020提供了UART、I2C、SPI等多種串行總線,故允許以多種方式來進(jìn)行外部設(shè)備的擴(kuò)展,同時(shí)更有利于構(gòu)成多級(jí)分布式測(cè)控系統(tǒng)。

　　利用C8051F020片內(nèi)提供的功能強(qiáng)大、種類繁多的模擬與數(shù)字功能部件,可在基本不用進(jìn)行外圍電路擴(kuò)展的情況下構(gòu)成1個(gè)高速、高精度、易于擴(kuò)展升級(jí)的連續(xù)動(dòng)態(tài)配料稱重電子秤系統(tǒng)。

　　5結(jié)束語

　　C8051F020是目前8位單片機(jī)中功能較強(qiáng)的1種,利用其強(qiáng)大的功能,無論是進(jìn)行現(xiàn)有儀器儀表的升級(jí)換代還是復(fù)雜高性能的智能儀器儀表設(shè)計(jì),都是非常理想的,因而該電路是智能儀器儀表的核心“單片機(jī)系統(tǒng)”的理想選擇。