高精度智能压力传感器的系统设计

　　1 引言

　　传感器的智能化和集成化是其发展的两个重要方向,而传感器智能化和集成化的程度主要取决于与之相结合的微处理器的性能。具有数据处理能力,能够进行自动检测、自动校准、自动误差补偿、自动抽样、以及标度变换功能的智能压力传感器已成为国内外开发和研究的热点。智能传感器是由传统的传感器和微处理器相结合而成的。他充分利用计算机的计算和存储能力，对传感器的数据进行处理并能对它的内部行为进行调节，使采集的数据最佳。

　　c8051f350是完全集成的混合信号片上系统型mcu，该器件内含24位σ-δa/d转换器和8位d/a转换器。将c8051f350单片机与陶瓷式压力传感器相结合便可以构成高集成度、高精确度、高可靠性的小型化智能压力传感器。

　　2 c8051f350的性能特点

　　单片机c8051f350是完全集成的混合信号片上系统型mcu，完整的数据采集系统芯片。由于其高精度和高速度，适用于智能传感、瞬时获取、数据采集和各种通信系统。其结构框图如图1所示。将c8051f350单片机与陶瓷式传感器相结合便可以构成高集成度、高精确度、高可靠性的小型化智能压力传感器。下面列出了一些主要特性：

　　(1) 高速、流水线结构的8051兼容的cip-51内核(可达50 mips)。

　　(2) 全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)。

　　(3) 24位单端/差分sigma-delta模/数转换器(adc)，σ-δadc具有滤出量化噪声及混叠噪声能力强、分辨率高、线性度好、成本低等显著优点，同时对差模干扰的抑制能力很强，对外围元件的精度要求不太高，带模拟多路器，其前端不需要加抗混叠滤波器。该adc具有在片校准功能(对adc0的增益和偏移进行在系统校准)。可以使用内部的2.5v电压基准，也可以用差分外部基准进行比率测量。adc0中包含一个可编程增益放大器，有8种增益设置，最大增益可达128倍。模拟多路选择器将adc的差分输入与8个外部引脚及内部温度传感器相连。可以使用内部输入缓冲器为直接连接的变送器提供高输入阻抗。一个8位的偏移dac允许修正较大的输入偏移电压。片内burnout电流源可用于检测adc输入是否开路或短路。

　　(4) 两个8位电流输出dac，dac的最大输出电流可以有四种不同的设置：0.25ma、0.5ma、1ma和2ma。dac有三种更新模式：软件命令、定时器溢出或与一个外部引脚边沿同步。

　　(5) 高精度可编程的24.5mhz内部振荡器(可支持无晶体uart操作)，一个外部振荡器驱动电路和一个时钟乘法器。

　　(6) 8kb在片flash存储器，768字节片内ram。

　　(7) 硬件实现的smbus、增强型uart和spi串行接口。