PC8051F020在HART流量仪表卡应用中的抗干扰设计

　　1 概 述

　　1.1 C8051F020微控制器简介

　　C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有64个数字I/O引脚。它的主要特性是：

　　高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25MIPS);

　　全速、非侵入式的在系统调试接口(片内);

　　真正12位、100ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关;

　　两个12位DAC，可编程更新时序;

　　64K字节可在系统编程的FLASH存储器;

　　4352(4096+256)字节的片内RAM;

　　可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口;

　　硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口;

　　5个通用的16位定时器; 具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列;

　　片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。具有片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F020是真正能独立工作的片上系统。所有的模拟和数字外设均可由用户固件配置为使能或禁止。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。

　　片内J T A G调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。在使用J T A G调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。C8051F020可在工业温度范围(-45℃～85℃)内用2.7V～3.6V的电压工作。端口I/O、/RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。C8051F020为100脚TQFP封装。

　　1.2 HART流量仪表卡应用简介

　　这款H A R T流量仪表卡主要是针对一体化智能涡街流量计和一体化智能孔板流量计而开发的，一体化智能涡街流量计由表内的多个传感器同时检测出旋涡频率、流体的压力和温度，经过微处理器进行处理和运算，实现体积流量或质量流量测量。一体化智能孔板流量计是采用标准或非标准节流装置产生差压信号，经差压、压力和温度传感器检测差压和流体的压力、温度信号，再经过转换电路和微处理器的处理，对影响测量精度的各种因素进行在线动态全补偿，使之能精确地测量出流体的流量。

　　由于一体化智能涡街流量计和孔板流量计需要校正补偿的参数比较多，就需要一款功能强大资源丰富的MCU芯片;而C8051F020微控制器就满足这样要求。我们在设计H A R T 流量仪表卡时，选择了多款微控制器进行了比较，最终选择C8051F020微控制器。就是因为它的功能、资源、运行速度、功耗都能满足要求。

　　围绕C8051F020 微控制器，加上HART 调制解调器HT2012、AD421以及其它辅助元器件构成了HART流量仪表卡。在主体框架形成后, 接下来考虑的问题就是如何运用可靠性设计技术和电磁兼容性设计技术，合理设计电路原理图和PCB(印刷电路板)图，提高产品在实际应用中的稳定性与可靠性。