26 石 油 仪 器 2003年12月 开发设计

基于80C51F005单片机数据采集系统设计

刘 芙 蓉

(新乡 中国电子科技集团公司第二十二研究所)

刘芙蓉.基于80C51F005单片机数据采集系统设计.石油仪器,2003,17(6):26~28

摘 要 文章阐述了一种利用新型集成数据采集芯片C8051F005来设计数据采集系统的思路。相对于一般的设计方法,由于其集成度高,且采用了高性能的闪速/电擦除存储器技术,能灵活地对芯片进行编程,方便地解决了数据采集问题,大大降低了数据采集系统的开发时间和系统成本。关键词 数据采集 MCU SMBus JTAG

作者介绍 刘芙蓉高级工程师,1969年生,1992年毕业于北京理工大学应用物理专业。现在中国电子科技集团公司第二十二研究所工作,主要从事石油录井设备的开发和研究工作。邮编:453003

一个完全可编程、可自校准、高精度的模拟数据采集

引 言

数据采集系统是组成现代测量仪器的基础,设计中通常采用单片机89C51、A/D转换器、E-PROM2764、SRAM6264、D/A转换器及一些译码器、寄存器、多路开关芯片等组成一个完整的数据采集系统。这种设计方法使用器件较多,系统复杂,成本高,系统开发时间比较长。而采用集成了A/D转换、闪速/电擦除存储器、定时/计数器等电路的数据采集芯片的系统设计能大大降低系统开发时间和成本、缩小设备体积、提高系统可靠性和电气性能指标。

C8051F005是美国CYGNAL公司推出的一种高性能混合信号系统级单片机[1],本文详细介绍利用该芯片开发数据采集系统的方法。

系统,只需外接晶体振荡器(甚至只使用内部振荡器)、基准电源等少数几个器件即可工作。下面对器件的工作过程进行简要说明。

1.片内寄存器

C8051F005中,除了程序计数器和4个通用寄存器组外,所有寄存器都位于特殊功能寄存器地址空间。特殊功能寄存器包括控制、配置以及数据寄存器,它们是CPU和片内的外围设备之间的接口。C8051F005的内核是8052。

ADC的工作由6个特殊功能寄存器控制,即配

置寄存器AMX0CF、通道选择寄存器AMX0SL、配置寄存器ADC0CF、控制寄存器ADC0CN、数据字MSB寄存器ADC0H、数据字LSB寄存器ADC0L。

C8051F005有2个片内12位的电压方式DAC,每个DAC的输出摆幅均为0V-Vref-1LSB,对应的输入码范围是0x000-0xFFF。C8051Fxxx系列单片机的DAC控制寄存器有一个独特的特点,可以对DAC数据寄存器DACxH和DACxL中的数据格式进行编程,提供了5种数据字格式,这在某些情况下可以降低软件开销的负担并增加DAC的吞吐率。

2.FLASH存储器与外部RAM

C8051F005片内集成的闪速存储器为用户提供了非易失性,在系统可编程的程序和数据存储器空,C8051F005工作原理

C8051F005的ADC子系统包括1个9通道的可配置模拟多路开关AMUX,1个可编程增益放大器PGA和1个100KSPS,12位分辨率的逐次逼近型ADC。AMUX中的8个通道用于外部测量,第9通道在内部被接到片内温度传感器上。PGA增益可用软8