智能压力计串行芯片应用研究

　　1　引　　言

　　自动化仪表的智能化越来越受到人们的重视。文中研究的智能压力计不仅完成了传感器芯片与单片机外围电路的硬件设计及软件开发,而且与以往设计的智能仪器相比,具有可靠性高、性能稳定的特点。全部芯片采用串行接口,与并行接口芯片相比,可以节省CPU的I/O资源。可设计成较以往更为小型化的电路。体积小,使用方便。

　　2　智能压力计系统结构

　　智能压力计是一种以单片机89C51为核心,完成了压力数据采集、A/D转换、数据滤波与处理和存储显示。并配有实时时钟显示、键盘监控以及与上位机通讯等功能。其系统结构如图1所示

　　3　智能压力计数据采集通道

　　3.1　硬件设计

　　敏感元件选用一只陶瓷溅射工艺的高阻抗电桥压力传感器,输入阻抗15k,输出阻抗12k,量程0～30MPa,精度0.2%。由高精度差动运放AD620对传感器输出信号进行差动放大,A/D是MAXIM公司生产的单电源、低功耗、12位的串行A/D转换芯片MAX187。将AD620的输出与MAX187的输入端相连。MAX187的第4脚REF为参考电压引脚,外接4.7μF电容,此时参考电源采用MAX187内部参考电压,VREF=4.096V。在智能压力计中89C51的P1.2与MAX187的引脚7片选/CS端相连。P1. 3与MAX187的引脚6串行数据输出DOUT端相连,P1.4与MAX187的引脚8串行时钟输入SCLK端相连。

　　3.2　软件设计

　　软件设计时应与时序完全配合,A/D转换时序见图2。首先SCLK由低到高,/CS片选端置高,其次SCLK变低,/CS片选端清零。判断DOUT为低,则等待,此时A/D正在转换。等待A/D转换结束EOC信号。当DOUT为高电平,说明A/D转换完毕。将SCLK清零后再置为高电平。准备读取A/D转换数据。数据输出位DOUT每1位的输出都需要与SCLK引脚配合。在A/D转换子程序中每次SCLK先清零,再置高,然后再读取A/D转换值的一位数据。最后当全部12位数据转换完毕,将/CS片选端置高,SCLK清零。

　　A/D转换程序如下:

　　AD H　　EQU 20H

　　AD L　　EQU 21H

　　BCD H EQU AD L+1

　　BCD H EQU BCD H+1

　　AD: CLR P1.4　　　　　;SCLK=0

　　SETB　P1.4　　　　　　;SCLK=1

　　SETB　P1.2　　　　　　;/CS=1

　　CLR　P1.4　　　　　　;SCLK=0

　　CLR　P1.2　　　　　　;/CS=0

　　WAIT:　JNB　P1.3,WAIT　　　;转换结束信号

　　EOC=0,则等待

　　ACALL DELAY　　　　　;调延时

　　CLR　P1.4　　　　　　;SCLK=0

　　SETB　P1.4　　　　　　;SCLK=1

　　MOV　R0,#04H

　　ACALL AD PRG　　　　;读高4位A/

　　D转换值

　　ANL　A,#0FH

　　MOV　AD H,A　　　;保存高4位