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利用ADuC834構(gòu)成二次儀表系統(tǒng)

時間:2007-07-12 11:14:00來源:hanjuan

導(dǎo)語:?介紹了一種利用ADuC834單片機設(shè)計的智能二次儀表
  摘 要:介紹了一種利用ADuC834單片機設(shè)計的智能二次儀表,給出了該儀表的硬件和軟件設(shè)計方法,同時簡要地介紹了ADuC834的應(yīng)用方法。   關(guān)鍵詞:ADuC834;二次儀表;智能儀器      ADuC834是一種真正意義上的完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片。這種嶄新的微處理轉(zhuǎn)換器和先進的混合信號處理工藝顯著提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能,并大幅度減少了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)時間和成本。ADuC834是美國模擬器件(AD)公司最新投入市場的一款微處理轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品,它集成了雙路Σ-Δ型ADC、溫度傳感器、增益可程控放大器(PGA)、8位51 MCU、62k的可編程程序EEPROM、4k的數(shù)據(jù)Flash Memory、2304字節(jié)的片內(nèi)RAM、12位DAC以及定時器、I2C兼容的SPI和標準的串行I/O等。由此可見,ADuC834本身就是一個內(nèi)嵌MCU的高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),利用它可以極方便地構(gòu)成各種二次儀表系統(tǒng)。   1 ADuC834芯片介紹     ADuC834內(nèi)部集成了兩路獨立的Σ-ΔADC,其中主通道ADC為24位,輔助通道ADC為16位。兩個獨立的ADC通道由于使用了數(shù)字濾波,因而可以實現(xiàn)寬動態(tài)范圍的低頻信號測量,非常適用于稱重儀、張力應(yīng)變儀、壓力轉(zhuǎn)換器和溫度測量等方面的應(yīng)用。其中主通道的AD輸入范圍在±20mV~±2.56V之間分為8檔,使用時可任選一檔。由于使用了Σ-Δ轉(zhuǎn)換技術(shù),因此可以實現(xiàn)高達24位無丟失碼性能,且輔助通道還可以作為溫度傳感器使用?! ?   ADuC834利用32kHz晶振來驅(qū)動片內(nèi)鎖相環(huán)(PLL)以產(chǎn)生內(nèi)部所需要的工作頻率,它的微控制器內(nèi)核與8051兼容。片內(nèi)外圍設(shè)備包括一個與SPI和I2C兼容的串行端口、多路數(shù)字輸入/輸出端口、看門狗定時器、電源監(jiān)視器以及時間間隔計數(shù)器。同時片內(nèi)還提供了62kB閃速/電擦除程序存儲器以及2304字節(jié)的片內(nèi)RAM?! ?   ADuC834本身能提供程序串行下載,所以可以直接下載調(diào)試程序,非常方便于程序的開發(fā)和設(shè)計。因此,利用ADuC834可以非常簡單地制作各種復(fù)雜的二次儀表。   2二次儀表的硬件電路設(shè)計      本系統(tǒng)設(shè)計主要針對兩路傳感器進行采樣,然后進行數(shù)據(jù)處理和相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示,同時要求有復(fù)雜菜單設(shè)計。由于數(shù)據(jù)處理過程中要用到浮點乘除運算,同時要求有菜單設(shè)置,因此,利用ADuC834的62k程序存儲空間可以進行各種復(fù)雜的運算和處理,而不需要外擴程序存儲器。圖1是其硬件設(shè)計原理圖。
  本系統(tǒng)利用ADuC834的P3口構(gòu)成3×4鍵盤,并通過P0、P2口和74HC138譯碼器來構(gòu)成10個數(shù)碼管動態(tài)顯示屏,然后利用ADuC834的P1.0、P1.1和74HC164構(gòu)成8個發(fā)光LED的顯示,同時利用A-DuC834的串口SPI功能進行軟件調(diào)試。   2.1數(shù)碼管的動態(tài)顯示     利用ADuC834的P2口的P2.0~P2.4,并通過74HC138譯碼可以得到8個地址選通信號,而P2.5和P2.6則用于構(gòu)成剩下的2個選通信號,同時把P0口作為顯示的數(shù)據(jù)接口。   用程序可選擇ADuC834定時器T2的自裝入方式,并可將其定時為2ms,同時可采用動態(tài)方式刷新數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū),以實現(xiàn)動態(tài)顯示。   2.2鍵盤控制電路     由ADuC834的P3口的P3.0~P3.6可以構(gòu)成鍵盤控制電路,其原理圖如圖2所示。
  由圖2可以看出,該鍵盤有3行4列共12個鍵,使用7個I/0作為控制線,其中采用P3.0、P3.1、P3.2作為行掃描線,采用P3.3~P3.6作為列回復(fù)線來構(gòu)成矩陣鍵盤。運行中,當(dāng)有鍵按下時,程序并不立即進入按鍵處理程序,只有在按鍵按下又松開的時刻才進入程序處理,因為這樣可防止按鍵的連擊和抖動。   2.3發(fā)光LED設(shè)計     由于本系統(tǒng)要求有8種狀態(tài)顯示,故需要使用8個發(fā)光LED來表示當(dāng)前程序運行的不同狀態(tài)。而這可利用P1.0、P1.1和74HC164控制8個發(fā)光數(shù)碼管來進行顯示。   3二次儀表的軟件程序設(shè)計   3.1數(shù)據(jù)采集程序     進行AD采集時,可選擇ADuC834的內(nèi)部參考電壓(注意此時內(nèi)部參考電壓是Vref=1.25V,所以ADC通道輸入范圍都縮小一半),并通過寫寄存器AD0CON的RN2、RN1和RN0來選擇不同的輸入范圍,同時通過寫寄存器AD0CON的CH1、CH0來進行通道替換,以實現(xiàn)對兩個通道輸入電壓的AD采樣。其初始采集程序如下: [align=center] [/align]   3.2用戶閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲器的編程     ADuC834的用戶閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲器的容量為4kB,利用這些EEPROM可以進行系統(tǒng)配置信息的存儲。具體程序如下: [align=center] [/align]   4結(jié)論      本文所描述的二次儀表的軟硬件設(shè)計具有采集速度快、精度高、系統(tǒng)體積小的特點,特別適用于需要進行復(fù)雜運算且要求采集精度較高、體積較小的系統(tǒng)中。在實際的設(shè)計開發(fā)中,使用ADuC834可在很大程度上縮短開發(fā)時間并降低成本。另外,筆者設(shè)計的這款二次儀表在實際應(yīng)用中也取得了很好的使用效果。   參考文獻   1.ADuC834.PDF.http://www.a(chǎn)nalog.com   2.伍萍輝.一種基于ADuc812單片機的數(shù)據(jù)采集器.電測與儀表,2002(1)   3.劉書明,等.?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片ADuC812原理與應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社,2000

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