单片机C8051F020简介及其在仪器和仪表中的应用

图2 以C8051F020为核心的电子配料硬件框图

　　使用C8051F020可使系统扩展的外围电路及接口电路数量大大减少,提高了系统的可靠性及稳定性,同时为系统的功能扩展及软硬件升级提供了方便。系统中利用了C8051F020的以下资源以简化原电路设计。

（1）可编程增益放大器PGA

　　电子配料秤将被测物体的重量通过拉或压等形式将重量传递给称重传感器,称重传感器通常采用电阻应变桥式,其输出电压摆幅均为0V～数百mV,故需将此信号放大后才能提供给A/D转换器,可编程增益放大器的增益可根据称重传感器的满量程值和A/D转换器的参考电压值设置。

　　（2）A/D转换器

　　C8051F020单片机具有12Bit分辨率的ADC和10Bit分辨率的ADC,这里使用12Bit分辨率的ADC,12Bit分辨率ADC的采样速率高达100KBps,利用C8051F020片内的ADC,一方面简化了原外围扩展的ADC,另一方面,其12Bit的精度和100KBps的采样速率使得本系统的测量精度和测量实时性大为提高,满足了本系统的动态精度要求和实时性要求,从而使本系统的前向通道更加稳定。

　　（3）程序和数据存储器

　　C8051F020单片机片内具有64KByte的大容量FLASH程序存储器和4305Byte的数据存储器。这样可以满足电子配料秤存储复杂算法程序及大量数据的要求,同时为系统的软件升级预留了足够的空间,且简化了原外

扩的程序及数据存储器。由于C8051F020支持在系统编程使得本系统的软件升级极为方便。

　　（4）具有丰富的可编程数字I/O资源

　　本系统无须进行任何的外部I/O扩展即能满足本系统对I/O的需求,同时可使系统的人机通道和输入/输出开关量与CPU的联系更加通畅,而片内的12BitDAC更加完善了本系统的后向通道。

　　（5）具有丰富的软件资源

　　为本系统使用C51等高级语言编程创造了良好的环境,高级语言编程环境可使本系统软件实现真正的模块化,也可使各种编程算法变得简单容易,同时也更加完善,因而大大改善了本系统的软件升级能力。

　　（6）在线调试

　　由于片内具有JTAG和调试电路,通过JTAG可在生产现场对电子配料秤进行现场调试,因而便于解决生产中遇到的各种实际问题。

　　（7）串行通信

　　C8051F020提供了UART、I2C、SPI等多种串行总线,故允许以多种方式来进行外部设备的扩展,同时更有利于构成多级分布式测控系统。

　　利用C8051F020片内提供的功能强大、种类繁多的模拟与数字功能部件,可在基本不用进行外围电路扩展的情况下构成1个高速、高精度、易于扩展升级的连续动态配料称重电子秤系统。

　　5结束语

　　C8051F020是目前8位单片机中功能较强的1种,利用其强大的功能,无论是进行现有仪器仪表的升级换代还是复杂高性能的智能仪器仪表设计,都是非常理想的,因而该电路是智能仪器仪表的核心“单片机系统”的理想选择。