一种基于FM20L08存储系统的温度测试仪

　　1 引言

　　高温测试仪主要用于加热过程中的温度跟踪测量和数据采集,通过对测试数据进行系统分析,研究炉内的温度分布和温差变化规律,分析影响加热质量的主要因素,对加热炉加热过程和加热制度进行优化,提高加热质量,降低燃料消耗。

　　而在一些收集存储数据的系统，系统的电压可能变化不定或者突然断电，FM20L08就是针对这些系统可以用来直接替换异步静态存储器(SRAM)而设计的存储器，也是Ramtron现有的最大容量的铁电存储器(FRAM)，能够进行无限次的读写操作. 使用FM20L08能够极大的节约电路板空间。使用FM20L08存储器的温度测试仪，兼具大容量数据存储、抗冲击、抗干扰、数据断电不丢失、实时采集速度高的特点[1]。

　　2 铁电存储器( FRAM)与FM20L08

　　2.1 铁电存储器介绍

　　FRAM是Ramtron公司近年推出的一款掉电不挥发存储器，它结合了高性能和低功耗操作，能在没有电源的情况下保存数据。FRAM存储器技术的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。铁电晶体材料的工作原理是：当把电场加到铁电晶体材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态。晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态。一个用来记忆逻辑中的0，另一个记忆1。中心原子能在常温、没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞， FRAM拥有高速读写、超低功耗和无限次写入等超级特性[2]。

　　2.2 FM20L08特点与引脚功能

　　FM20L08是Ramtron公司近年推出的一款存储容量为128×8bits FRAM，其读写操作与标准 SRAM 相同。主要特点如下：3.3V单电源供电;并行接口;提供SOIC和DIP两种封装;功耗低，静态电流小于10μA，读写电流小于15mA;非挥发性，掉电后数据能保存10年;访问进入时间为 60 ns。高速的页模式操作总线速度最高可达到 33MHz，4 字节脉冲;写操作无延时，读写无限次;可满足工业温度 (-40℃ 到 +85℃)。

　　FM20L08的引脚排列如图1所示。各引脚功能如下：

　　/CE2：片选端;

　　：写使能端;

　　：输出使能端口;

　　A0～A16：地址端;

　　DQ0～DQ7 :数据端;

　　VDD：电源;

　　VSS：接地端。

图1 FM20L08引脚图

　　图2 温度记录仪原理框图

　　3 温度记录仪系统硬件组成

　　采用内含多路开关、A/D转换器、电压参考源的16位单片机CPU形成16通道低功耗温度记录仪。RC组成的滤波电路滤掉热电偶信号中的干扰信号，经八选一多路开关输入至运算放大器放大到适当电平，再输入至CPU 进行A/ D 采样，经数值转换和线性化后存贮至FRAM存贮器中。在整个测量结束后，由通信接口与PC 机相连，将数据传送给PC 机做进一步的分析和处理。电源部分则由低功耗低压差稳压电路和滤波电路组成，系统提供3.3 V 的工作电源。温度记录仪各零部件均选用工业级，使工作温度在- 45～85 ℃之间正常运行。图2为温度记录仪原理框图。