當今,伴隨著自動化技術科技進步及工業生產和農業水準的持續提升 ,對相對的儀表設備也明確提出愈來愈高的規定,因而,電子配料秤儀表需拓展很多的外場作用構件來考慮調料多元性、性能卓越及智能化係統的規定。文中將討論英國Cygnal企業的C8051F020單片機設計係統軟件北京某衡器公司生產的電子配料秤儀表中的運用。
秤重這類方式盡管考慮了儀器設備的多元性規定,但接踵而來的難題是因為自動配料係統拓展的過度繁雜而導致可靠性指標減少,設備故障率提升,搜索常見故障艱難,進而失去智能化係統儀器設備秤重調料控製儀表的優點,假如可以將作用繁雜的諸多外場作用構件所有或絕大多數集成化到係統軟件所應用的單片機設計內部,則可進一步提高配料儀表係統軟件的可信性,另外又使係統軟件的成本費得稱重以減少,還可運用單片機設計片內資源不在提升硬件配置成本費的狀況下提高儀器設備的特性,因此該計劃方案是提升 配料儀表可信性及特性的切實可行的方式,而英國Cygnal秤重企業生產製造的C8051F020單片機設計便是1款可考慮繁雜性能卓越電子配料秤儀表規定的單片機設計。
秤重C8051F020單片機設計是集成化在1塊處理芯片上的混合通信係統級單片機設計,具備與MCS?51核心及命令徹底兼容的微處理器。除了具備規範8051機的數據外稱更改構件外,片內還集成化了數據收集與自動控製係統中常見的仿真模擬構件和其他數據外接設備及作用構件,關鍵包含仿真模擬多通道選擇符、可編程控製器增益值放大儀、ADC、DAC、工作電壓秤重電壓比較器、工作電壓標準、溫度感應器、SMBus/I2C、UART、SPI、可編程控製器電子計數器/計時器陣列、計時器、I/O端口號、開關電源監控器、看門狗1計時器和數字時鍾秤重震蕩器等,且該單片機設計內部具備JTAG和調節電源電路,根據JATG插口能夠應用安裝在最後軟件係統商品上的單片機設計開展非入侵、飛速及在係統軟件調節。
配料秤稱重儀表作用與特性
（1）25MIPS髙速生產流水線式與8051機徹底兼容的CIP-51核心。
（2）真實12位100KBps、8通道帶可編程控製器增益值放大儀的ADC。
（3）真實8位500KBps,帶可編程控製器增益值放大儀的ADC。
（4）五個16位通用性計時器。
（5）具備五個捕獲/較為控製模塊的可編程控製器記數/計時器陣列。
（6）內部工作電壓標準。
（7）內嵌溫度感應器（±3℃）。
（8）片內看門狗1計時器,數字時鍾源及VDD監控器。
（9）64個通用性數據I/O端口號。
（10）具備I2C/SMBUSSPI及雙路UART、串行通信。
（11）64KB係統軟件可編程控製器FLASH儲存器。
（12）4352（4096＋256）Byte片內RAM。
（13）64KB詳細地址的外界儲存器插口。
（14）內部FLASH儲存器可完成在係統軟件程序編寫,就可以作程序存儲器也能作非易失性數據信息儲存器。
（15）工作標準電壓為2.7V～3.6V,典型值為3V,I/O、RST、JTAG腳位均容許9V鍵入工作電壓。
（16）係列產品工業生產級電源電路（－45℃－＋85℃）。
（17）片內JTAG模擬仿真電源電路,出示飛速的電源電路內模擬仿真,不占有片內客戶資源,適用中斷點、單步、切入點、運作和終止等調節指令、適用電子器件配料秤係統儲存器和存儲器校驗和改動。
3內部作用構件
3.1CPU
秤重C8051F020CPU的主要特點以下：
（1）與規範8051機徹底兼容,適用規範的ASM51、KeilC程序設計語言;
（2）具備髙速命令解決工作能力,振蕩周期由MCS51規範的12個係統軟件時鍾周期降為一個係統軟件時鍾周期,且70％的命令時間為1－兩個振蕩周期,命令解決工作能力進一步提高;
（3）提升了終斷源,由MCS-51規範7個終斷源提升至22個終斷源;
（4）提升了校準源,規範的MCS?51僅有外界腳位校準,而C8051F020提升了7種校準源,使可靠性指標進一步提高;
（5）提升了內部能單獨工作中的數字時鍾源。
3.2配料秤係統儲存器
3.2.1數據信息儲存器
秤重C8051F020具備規範8051機的程序流程和數據信息詳細地址配備,包含256字節數的RAM,在其中高128字節數為兩個詳細地址室內空間,用間接性尋址方式瀏覽的高128字節數和稱器重立即尋址方式瀏覽的SFR詳細地址室內空間,低128字節數客戶能用立即或間接性尋址方式瀏覽,除此之外,C8051F020還具備坐落於外界數據信息儲存器詳細地址室內空間的4k高清B的秤重RAM和外界數據信息儲存器插口（EMIF）,這一4k高清B的RAM能夠隻投射到片內還可以投射到64KB外界數據信息儲存器詳細地址室內空間,還可另外投射到片內和片外稱重（4k高清B詳細地址之內在片內存儲器室內空間瀏覽,4k高清B之上曆經EMIF瀏覽）。外界數據信息儲存器插口用以瀏覽數最多64KB的外界拓展RAM。
3.2.2程序存儲器
秤重C8051F020的程序存儲器包括64KB的FLASH,該儲存器以512B為一個磁道,能夠在係統軟件程序編寫,且不用在片外出示程序編寫工作電壓,該程序存儲器未采用的磁道均可由客戶按磁道做為非易失性數據信息儲存器應用。
3.3I/O與數據交叉開關
秤重C8051F020單片機設計除具備規範的8051機端口號P0～P3外,還具備額外的4個8位I/O口。那樣,I/O口數量達到64個,每一個端口號I/O腳位都秤重可設定為推挽或開漏輸出。更為與眾不同的作用是導入了數據交叉開關,它可將內部數據係統軟件資源配置給P0、P1、P2和P3端口號的I/O腳位,並可將片內電子計數器秤重/計時器、串行總線、中斷源、A/D變換輸入、電壓比較器輸出及其微處理器的其他模擬信號配備為在所述I/O腳位輸出,這就容許客戶依據自身的特殊運用挑選統稱器重I/O和需要數據資源的組成。
3.4可編程控製器記數列陣
秤重除開內部出示五個16位的通用性定時執行/電子計數器外,C8051F020還出示一個片內程序編寫的電子計數器/計時器列陣（PCA）,PCA包含一個專用型的16位電子計數器秤重/計時器,五個可編程控製器的捕獲較為控製模塊,時間標準能夠是下邊的6個數字時鍾源之一：係統軟件數字時鍾/12;係統軟件數字時鍾/4;計時器0外溢;外界數字時鍾鍵入;係統軟件數字時鍾和外界秤重震蕩頻率/8。每一個捕獲控製模塊都是有6種工作方式：邊緣開啟捕獲、手機軟件計時器、髙速輸出、8位脈衝寬度解調器,頻率輸出、16位脈衝寬度解調器。
3.5多種類串行總線端口號
秤重C8051F020內部具備兩個全雙工UART、SMBUS/I2C總線和SPI係統總線,每個串行總線都徹底用硬件配置完成,都能向CIP?51造成終斷,這種串行總線不共享資源計時器、終斷或I/O端口號,因此 容許客戶所有另外應用。

3.6配料秤儀表的A/D轉化器
C8051F020內部有兩個ADC分係統。
3.6.112位A/D轉化器ADC0
秤重該轉化器由多次靠近型ADC、多路仿真模擬鍵入選擇符和可編程控製器增益值放大儀構成,ADC工作中在100KBPS的較大 取樣速度時可出示真實的12位精稱中重度,ADC0的八個外界鍵入安全通道都可以被配備為2個單端鍵入或一個差分信號鍵入,ADC0的第9個鍵入安全通道為內部溫度感應器,另外內部出示一個2.34V標準電稱壓力,可編程控製器增益值放大儀的增益值能用手機軟件設定,從0.5～16以2的整數金額次冪增長,容許用手機軟件惡性事件、硬件配置數據信號開啟變換或開展持續變換。
3.6.28位A/D轉化器ADC1
秤重除開12位的ADC分係統ADC0外,C8051F020也有一個8位ADC分係統,即ADC1,它有一個8通道鍵入多通道選擇符和可編程控製器增益值放大儀,該秤重ADC工作中在500KBps的較大 采樣頻率時可出示真實的8位精密度,ADC的標準工作電壓可在電源電壓腳位（AV＋）和外界VREF腳位中間挑選,ADC1的可秤重程序編寫增益值放大儀的增益值可被程序編寫為0.5、1、2或4,ADC1也是有靈便的變換操縱體製,容許用手機軟件指令,計時器外溢或外界數據信號鍵入起動ADC1變換,用軟秤重件能夠使ADC1與ADC0同歩變換。
3.7D/A轉化器
秤重C8051F020內部有兩個12位工作電壓DAC,每一個DAC的輸出擺幅均為0V～VREF－1LSB,CPU可根據SFRS操縱AD轉換和比較稱重器,CPU可將一切一個DAC放置功耗關閉方法,DAC為工作電壓輸出方式,與ADC同用參照工作電壓,容許用手機軟件指令和計時器2、計時器3及計時器4的溢出信稱重號升級DAC的輸出。
3.8JTAG
秤重C8051F020片內具備JTAG插口和邏輯性,為生產製造與在功能測試FLASH儲存器的讀和寫實際操作,及其非入侵式在電源電路調節出示界限掃描儀作用,片內插口符合實際IEEE1149.1標準。
5C8051F020單片機設計在電子配料秤儀表中的運用
秤重C8051F020是1種集成化了諸多作用構件、功能齊全的單片機設計,合適於規定硬件配置功能齊全,計算速度更快,工作中艱苦環境,可信性高,拓展作用強及功耗的應稱器重係統軟件。下邊以一個具體的電子配料秤儀表係統軟件即電子器件配料秤為例子得出C8051F020在配料秤儀表中的實際運用方式。電子器件配料秤是1種廣泛運用於食品工業、精飼料、秤重防腐劑、化肥、化工廠、冶金工業等領域中的配料稱重儀器設備。對電子器件配料秤的關鍵規定是具備髙速、高精密、很高的可靠性及高可靠性,並且在全部加工過程中必須動態性持續或秤重間斷性動態性持續運作,稱重配料係統均以單片機設計為關鍵。
電子器件配料秤盡管基礎能考慮生產製造的必須,可是因為係統軟件拓展的外場作用元器件較多,導致係統軟件的電源電路繁雜,設備故障率高,調節艱難,程序編寫繁雜。經不斷剖析論述,大家以C8051F020為關鍵再次設計方案了電子器件配料秤。
應用C8051F020可使係統軟件拓展的外圍電路及通信接口總數大大減少,提升 了係統軟件的可信性及可靠性,另外為係統軟件的作用拓展及硬件軟件升級提供了便捷。係統軟件中運用了C8051F020的下列資源以簡化原電路原理。
（1）可編程控製器增益值放大儀PGA
秤重電子器件配料秤將被測物件的淨重根據拉或壓等方式將淨重傳送給重量傳感器,重量傳感器一般選用電阻器應變力橋式,其輸出電壓擺幅均為0V～百餘mV,故需將此數據信號秤重變大後才可以出示給A/D轉化器,可編程控製器增益值放大儀的增益值可依據重量傳感器的滿度值和A/D轉化器的參照工作電壓值設定。
（2）A/D轉化器
秤重C8051F020單片機設計具備12Bit屏幕分辨率的ADC和10Bit屏幕分辨率的ADC,這兒應用12Bit屏幕分辨率的ADC,12Bit屏幕分辨率ADC的取樣速秤重率達到100KBps,運用C8051F020片內的ADC,一方麵簡單化了原外場拓展的ADC,另一方麵,其12Bit的精密度和100KBps的取樣速度秤重使得本係統軟件的測量精度和精確測量實用性大幅提升 ,考慮了本係統軟件的動態性精密度規定和實用性規定,進而使本係統軟件的前向安全通道更為平穩。
（3）程序流程和數據信息儲存器
秤重C8051F020單片機設計片內具備64KByte的大空間FLASH程序存儲器和4305Byte的數據信息儲存器。那樣能夠考慮電子器件配料秤儲存繁雜優化算法程稱重序及很多數據信息的規定,另外為係統軟件的軟件更新預留了充足的室內空間,且簡單化了原外擴的程序流程及數據信息儲存器。因為C8051F020適用在係統軟件程序編寫促使本係統軟件的手機軟件秤重升級極其便捷。
（4）具備豐富多彩的可編程控製器數據I/O資源
本係統軟件不必開展一切的外界I/O拓展即能考慮本對係統I/O的要求,另外可使係統軟件的人機對戰安全通道和輸入/輸出開關量與CPU的聯絡更為順暢,而片內的12BitDAC更為健全了本係統軟件的後向安全通道。
（5）具備豐富多彩的軟件資源
為本係統軟件應用C51等高級編程語言造就了優良的自然環境,高級編程語言自然環境可讓本係統完成真實的模塊化設計,也可使各種各樣程序編寫優化算法越來越簡易非常容易,另外也更為健全,因此大大的改進了本係統軟件的軟件更新工作能力。
（6）線上調節
因為片內具備JTAG和調節電源電路,根據JTAG可在生產製造當場對電子器件配料秤開展當場調節,因此便於解決生產製造中碰到的各種各樣具體難題。
（7）串口通信
C8051F020出示了UART、I2C、SPI等多種多樣串行總線,故容許以多種多樣方法來開展外圍設備的拓展,另外更有益於組成多級別分布式係統自動控製係統。
運用C8051F020片內出示的功能齊全、類型多種多樣的仿真模擬與數據作用構件,可在基礎無需開展外圍電路拓展的狀況下組成一個髙速、高精密、便於拓展升級的持續動態性調料稱重電子秤係統軟件。
5結語
C8051F020是現階段8位單片機設計中作用較強的1種,運用其強勁的作用,不論是開展目前電子配料秤儀表的更新換代還是繁雜性能卓越的智能化配料秤儀表設計方案,都是十分理想化的,因此該電源電路是智能化配料儀表的關鍵“單片機設計係統軟件”的理想化挑選。

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