C8051F350在工业仪器仪表中的应用

0　引言

    C8051F350器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU。具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F350是真正能独立工作的片上系统。FLASH存储器还具有在系统重新编程能力,可用于非易失性数据存储,并允许现场更新8051固件。用户软件对所有外设具有完全的控制,可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。C8051F350器件的内部振荡器在出厂时已经被校准为24·5MHz±2%。器件内还集成了外部振荡器驱动电路,允许使用晶体、陶瓷谐振器、电容、RC或外部CMOS时钟源产生系统时钟。

1　系统简介

    系统可分为以下几部分:电源、温度信号放大、压力采集、数据处理、结果显示。系统框图如图1所示。

    利用PT100将温度信号转换电压信号,再对其放大输入单片机。PT100温度传感器是一种以白金做成的电阻式温度检测器,属于正电阻系数。单片机使用自身的24位ADC进行模数转换,在对结果进行线性化处理后在数码管中显示。压力测量采用压力变送器直接输出4-20mA电流信号再用电阻采样输入单片机中,最后把结果在数码管中显示。

2　硬件设计

2.1　稳压电源设计

    系统电源为25V和5V两路直流电源输入。C8051F350单片机采用3. 3 V电压供电,模拟电源和数字电源分别供电。采用AMS1117-3. 3将+5V转换得到+3. 3V电压。AMS1117-3. 3为三端固定+3. 3V稳压器,输出电压精度在±1%以内,还具有电流限制和热保护功能。使用时,其输出端接了100uF电解电容,改善瞬态响应和稳定性。同时在两个电源之间加一个隔离的电感,将模拟电源和数字电源分开,在模拟地与数字地之间也需加一个隔离的电感将模拟地与数字地分开,以避免它们之间的相互干扰,该设计的最大优点在于既满足了C8051F350单片机的供电要求,又具有抗干扰功能。压力变送器为24V电压供电,通过L7824将25V直流电源变为24V。

2.2　基准电压电路

    为了保证测量结果的准确,需要有个稳定的基准电压。C8051F350有两个电压基准选项:内部2. 5V参考电压和外部参考电压。内部电压基准电路包含一个1. 25V、温度性能稳定的带隙电压基准发生器和一个两倍增益的输出缓冲放大器,产生2. 5V的电压基准。当内部电压基准被使用时,它被驱动输出到VREF+引脚,此时VREF-引脚被接到AGND。由于内部参考电压稳定可靠,本系统采用内部参考电压而且还可以简化电路提高系统的可靠性。f350本身的基准电压很稳定,但绝对精度不高(不是准确的2. 5V),这点不影响测量精度,可以乘以一个系数。

2.3　数据采集电路