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高性能单片机ADuC824及其在智能传感器中的应用

作者:  时间:2011-07-19 18:38  来源:EDN

  图4ADuC824与传感器模块及上位机的接口电路,ADuC824中的两个独立的主、辅ADC可以同时直接接收来自主、辅传感器的信号。若有多个辅助传感器(如温度传感器、环境压力传感器等),则可通过多路器与辅助ADC连接,利用定时中断进行数据采集。该系统以UART方式,通过RS232标准接口与上位机通信。

  系统软件采用模块化结构。限于篇幅,各软件模块的程序在此不作介绍。主程序和串行口中断通信服务程序的框图如图5所示。

  33 系统实现的功能

  该系统由于采用了ADuC824,可以实现多功能集成,主要表现为:逻辑判断、统计处理功能,自诊断、自校准功能,自适应、自调整功能,具有组态功能,优秀的记忆、存储功能,以及卓越的数据通讯功能。下面分别加以介绍。

  331 逻辑判断、统计处理功能

  ADuC824中与8051兼容的内核可对检测数据进行分析、统计和修正,还可进行线性、非线性、温度、噪声、响应时间、交叉感应以及缓慢漂移等的误差补偿,提高了测量准确度。

  332 自诊断、自校准功能

  ADuC824中双路ΣΔADC模块含有失调校准和增益校准四个特殊功能寄存器,这些寄存器驱动校准逻辑,可在上电时采用硬件校准进行开机自检,确保始终能从ADC获得最佳性能。另外,用户还可以通过软件对器件的校准条件进行初始化,以适应特定的工作条件。在ADC输入通道中接入传感器烧通电流,可在工作中进行测量前对转换器的状态实现自检,并可实时自行诊断、测试,以确定哪一组件有故障,提高了测量的准确性和工作可靠性。

  333 自适应、自调整功能

  ADuC824中的主ADC含有可编程增益放大器(PGA),可以编程选择±20mV±256V之间8档输入量程。用户可以根据待测物理量的数值大小、误差要求及变化情况,通过编制软件自动选择检测量程和测量方式,提高了检测适用性和灵活性。

  334 具有组态功能

  ADuC824具有通道独立的双路ΣΔADC,即,主通道ADC和辅助通道ADC。主通道用于接收并转换主传感器的输入信号;辅助通道可用来接收并转换辅助传感器(如温度传感器)的输入信号。与多路模拟器(MUX)配合可实现多传感器、多参数的复合测量,扩大了检测与使用范围。

  335 优秀的记忆、存储功能

  ADuC824片内集成的8Kbyte闪速/电擦除程序存储器和640byte闪速/电擦除数据存储器为用户提供了非易失性、在线可编程的程序和数据存储空间。闪速/电擦除存储器是基于单个晶体管单元结构的最新类型的存储器,是在EEPROM技术基础上发展的产物,它既具有ROM的非易失信息的优点,又兼有EEPROM灵活的在线可编程的特点,并且还组合了EPROM的大容量、高密度的特点。同时,又能像RAM一样随机地进行读写,从而实现检测数据的随时存取,加快了信息的处理速度。

  336 卓越的数据通讯功能

  ADuC824片内具有工业标准的同步串行接口(SPI)和I2C总线接口,它们构成智能化传感器的数据通讯接口。可通过编程与计算机或其它微处理器直接联机,进行信息的相互交换,实现对多点智能传感器的控制,提高信息处理的质量。

  由ADuC824构成的智能传感器可通过各种软件对信息检测过程进行管理和调节,使之工作在最佳状态,从而增强了传感器的功能,提升了传感器的性能。此外,利用计算机软件能够实现硬件难以实现的功能,并且以软件代替部分硬件,可降低传感器的制作难度。

  由此可见,使用ADuC824后不但大大减少了元器件的数量和线路板面积,降低了产品成本,而且由于集成度的提高也使可靠性得以提高。在软件编程上,因为不需编写与这些芯片的接口程序,所以,编程的工作量降低,程序运行速度更快。

  4 结束语

  具有丰富的片内资源的ADuC824可广泛用于智能传感器/变送器、智能仪表、称重仪、压力测量、便携式设备等领域。它代表了当今单片机的发展方向,即,针对不同的应用领域,将大部分功能高度集成在一个单片内。这样,用户在进行单片机系统的设计时,将主要是选择合适的单片机和编写相应的软件,而系统外部电路设计将变得非常容易。

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