C8051F350微控制器在称重系统中的应用

类别:公司新闻 时间:2018-01-23 点击:98 次

本文介绍了C8051F350微控制器的技术特点,并给出用它设计制作的一种 产品框图和编程时的注意事项。
一、概述
C8051F35x系列器件使用Silicon Labs的专利 CIP- 51微控制器内核。CIP- 51与MCS- 51TM指令集完全兼容,可以使用标准803x/805x的汇编器和 编译器进行软件开发。C8051F35x系列器件具有标 准8052的所有外设部件。
CIP-51采用流水线结构,与标准的8051结构 相比指令执行速度有很大的提高。在一个标准的 8051中,除MUL和DIV以外所有指令都需要12 个或24个系统时钟周期,最大系统时钟频率为 12MHz~24MHz。而对于CIP-51内核,70%的指令 执行时间为1个或2个系统时钟周期,只有4条 指令的执行时间大于4个系统时钟周期,没有执 行时间超过8个系统时钟周期的指令。
二、C8051F350主要特性参数
(一)模拟外设
(1)24位ADC:无失码,0.0015%非线性,可 编程转换速率可达1ksps,8输入多路选择器,1x~128xPGA,内建温度传感器;
(2)两路8位电流输出DAC;
(3)供电电压2.7V-3.6V;
(4)典型工作电流:5.8mA@25MHz 11 ^A@32KHz;
(5)典型停机电流:0.1uA,温度范围:-40℃-85℃
(二)存储器
(1)768 字节(256+512 内部 RAM;
(2)8KB FLASH,可在系统编程,扇区大小为512字节;
(三)数字外设
(1)17个端口 I/O;均耐电压,5V大灌电流;
(2)增强型UART、SMBus和增强型SPI串口;
(3)4个通用16位计数器/定时器;
(4)16位可编程计数器/定时器阵列(PCA具有3个捕捉/比较模块;
(5)使用PCA或定时器和外部时钟源的实时时钟方式。
C8051F350微控制器包含一个24位A-1的
ADC子系统。该子系统支持高达8个输入通道, 可编程增益最大达128倍。另外还包含两个独立 的8位DAC。
凭借其片上VDD监视器、WDT以及时钟振荡 器,使得该系列单片机成为真正独立的系统级芯 片解决方案。Flash存储器可以在线编程,提供非 易失性数据存储。
三、实际应用方案
C8051F350微控制器应用于称重系统具有以 下优势:
(1) 24位ADC,高达1ksps的采样速度,可满足高精度、高采样速度要求的场合;
(2)可编程增益最大达128倍,利用内部放 大器可以省去外部放大电路;
(3)8个AD输入通道可以接8路单端输入或 4路差分输入,可以满足大多数称重场合的要求, 例如皮带秤、料斗秤和汽车衡等;
(4)Flash存储器可以在线编程,除了用于存 储程序代码之外还可以用于非易失性数据存储。 这就允许在程序运行时计算和存储参数,例如零 点、间隔、上限、下限等,可以省去数据存储器, 简化了电路构成。
如图1所示是用C8051F350微控制器设计制 作的一个4通道重量信号变送器的框图,其作用 是将4路称重信号经A/D转换后,将AD值通过 RS485通信接口传送出去,供远程的计算机、仪 表使用。使用0.5mm2双绞屏蔽电缆、9600波特 率,传输距离可达1200m,解决了模拟信号远距 离传输的干扰问题。

编程注意事项:
(1)先进行端口初始化以后,再进行系统时钟 初始化;
(2)切换AD通道时要先将ADC置于空闲模式: ADC0MD&=0xf8,切换通道后再执行转换:ADC0MD10x03;
(3) AD转换完成后采用中断方式读取AD值 更方便,EIE1|=0x08;使能ADC0中断;
(4) C8051F350内部有8KB的FLASH存储器, 用于程序代码和非易失性数据存储,其中0x1E00〜 0x1FFF为系统保留,0x0000〜0x1DFF可用, FLASH存储器是以512字节的扇区为单位组织的, 一次擦除操作将擦除整个扇区,如果有参数需要 保存,可以保存在最后一个扇区(0x1C00〜 0x1DFF,当其中某一个参数需要更新时,要将所 有参数读出临时保存在RAM中,在RAM中更新 后,擦除整个扇区,然后重新写回FLASH存储器 中。如果程序需要加密,因为1DFF字节单元用来 存放安全锁定字节,可以将参数保存在 (0x1B00~0x1CFF 中。
以下是初始化程序:
 



经实际测试,变送器工作稳定,AD精度可达 16位,可以满足大多数工业称重的要求。
四、结束语
用C8051F350微控制器设计制作称重变送模 块,利用其自带的24位AD转换实现高精度数据 采集。系统结构简单、测量精度高、成本低,可 广泛应用于称重测量中。

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