当今,伴随着自动化技术科技进步及工业生产和农业水准的持续提升 ,对相对的仪表设备也明确提出愈来愈高的规定,因而,电子配料秤仪表需拓展很多的外场作用构件来考虑调料多元性、性能卓越及智能化系统的规定。文中将讨论英国Cygnal企业的C8051F020单片机设计系统软件北京某衡器公司生产的电子配料秤仪表中的运用。
秤重这类方式尽管考虑了仪器设备的多元性规定,但接踵而来的难题是因为自动配料系统拓展的过度繁杂而导致可靠性指标减少,设备故障率提升,搜索常见故障艰难,进而失去智能化系统仪器设备秤重调料控制仪表的优点,假如可以将作用繁杂的诸多外场作用构件所有或绝大多数集成化到系统软件所应用的单片机设计內部,则可进一步提高配料仪表系统软件的可信性,另外又使系统软件的成本费得称重以减少,还可运用单片机设计片内資源不在提升硬件配置成本费的状况下提高仪器设备的特性,因此该计划方案是提升 配料仪表可信性及特性的切实可行的方式,而英国Cygnal秤重企业生产制造的C8051F020单片机设计便是1款可考虑繁杂性能卓越电子配料秤仪表规定的单片机设计。
秤重C8051F020单片机设计是集成化在1块处理芯片上的混合通信系统级单片机设计,具备与MCS?51核心及命令彻底兼容的微处理器。除了具备规范8051机的数据外称更改构件外,片内还集成化了数据收集与自动控制系统中常见的仿真模拟构件和其他数据外接设备及作用构件,关键包含仿真模拟多通道选择符、可编程控制器增益值放大仪、ADC、DAC、工作电压秤重电压比较器、工作电压标准、温度感应器、SMBus/I2C、UART、SPI、可编程控制器电子计数器/计时器阵列、计时器、I/O端口号、开关电源监控器、看门狗1计时器和数字时钟秤重震荡器等,且该单片机设计內部具备JTAG和调节电源电路,根据JATG插口能够应用安裝在最后软件系统商品上的单片机设计开展非入侵、飞速及在系统软件调节。
配料秤称重仪表作用与特性
（1）25MIPS髙速生产流水线式与8051机彻底兼容的CIP-51核心。
（2）真实12位100KBps、8通道带可编程控制器增益值放大仪的ADC。
（3）真实8位500KBps,带可编程控制器增益值放大仪的ADC。
（4）五个16位通用性计时器。
（5）具备五个捕获/较为控制模块的可编程控制器记数/计时器阵列。
（6）內部工作电压标准。
（7）内嵌温度感应器（±3℃）。
（8）片内看门狗1计时器,数字时钟源及VDD监控器。
（9）64个通用性数据I/O端口号。
（10）具备I2C/SMBUSSPI及双路UART、串行通信。
（11）64KB系统软件可编程控制器FLASH储存器。
（12）4352（4096＋256）Byte片内RAM。
（13）64KB详细地址的外界储存器插口。
（14）內部FLASH储存器可完成在系统软件程序编写,就可以作程序存储器也能作非易失性数据信息储存器。
（15）工作标准电压为2.7V～3.6V,典型值为3V,I/O、RST、JTAG脚位均容许9V键入工作电压。
（16）系列产品工业生产级电源电路（－45℃－＋85℃）。
（17）片内JTAG模拟仿真电源电路,出示飞速的电源电路内模拟仿真,不占有片内客户資源,适用中断点、单步、切入点、运作和终止等调节指令、适用电子器件配料秤系统储存器和存储器校验和改动。
3內部作用构件
3.1CPU
秤重C8051F020CPU的主要特点以下：
（1）与规范8051机彻底兼容,适用规范的ASM51、KeilC程序设计语言;
（2）具备髙速命令解决工作能力,振荡周期由MCS51规范的12个系统软件时钟周期降为一个系统软件时钟周期,且70％的命令時间为1－两个振荡周期,命令解决工作能力进一步提高;
（3）提升了终断源,由MCS-51规范7个终断源提升至22个终断源;
（4）提升了校准源,规范的MCS?51仅有外界脚位校准,而C8051F020提升了7种校准源,使可靠性指标进一步提高;
（5）提升了內部能单独工作中的数字时钟源。
3.2配料秤系统储存器
3.2.1数据信息储存器
秤重C8051F020具备规范8051机的程序流程和数据信息详细地址配备,包含256字节数的RAM,在其中高128字节数为两个详细地址室内空间,用间接性寻址方式浏览的高128字节数和称器重立即寻址方式浏览的SFR详细地址室内空间,低128字节数客户能用立即或间接性寻址方式浏览,除此之外,C8051F020还具备坐落于外界数据信息储存器详细地址室内空间的4k高清B的秤重RAM和外界数据信息储存器插口（EMIF）,这一4k高清B的RAM能够只投射到片内还可以投射到64KB外界数据信息储存器详细地址室内空间,还可另外投射到片内和片外称重（4k高清B详细地址之内在片内存储器室内空间浏览,4k高清B之上历经EMIF浏览）。外界数据信息储存器插口用以浏览数最多64KB的外界拓展RAM。
3.2.2程序存储器
秤重C8051F020的程序存储器包括64KB的FLASH,该储存器以512B为一个磁道,能够在系统软件程序编写,且不用在片外出示程序编写工作电压,该程序存储器未采用的磁道均可由客户按磁道做为非易失性数据信息储存器应用。
3.3I/O与数据交叉开关
秤重C8051F020单片机设计除具备规范的8051机端口号P0～P3外,还具备额外的4个8位I/O口。那样,I/O口数量达到64个,每一个端口号I/O脚位都秤重可设定为推挽或开漏输出。更为与众不同的作用是导入了数据交叉开关,它可将內部数据系统软件资源配置给P0、P1、P2和P3端口号的I/O脚位,并可将片内电子计数器秤重/计时器、串行总线、中断源、A/D变换输入、电压比较器輸出及其微处理器的其他模拟信号配备为在所述I/O脚位輸出,这就容许客户依据自身的特殊运用挑选统称器重I/O和需要数据資源的组成。
3.4可编程控制器记数列阵
秤重除开內部出示五个16位的通用性定时执行/电子计数器外,C8051F020还出示一个片内程序编写的电子计数器/计时器列阵（PCA）,PCA包含一个专用型的16位电子计数器秤重/计时器,五个可编程控制器的捕获较为控制模块,時间标准能够是下边的6个数字时钟源之一：系统软件数字时钟/12;系统软件数字时钟/4;计时器0外溢;外界数字时钟键入;系统软件数字时钟和外界秤重震荡頻率/8。每一个捕获控制模块都是有6种工作方式：边缘开启捕获、手机软件计时器、髙速輸出、8位脉冲宽度解调器,頻率輸出、16位脉冲宽度解调器。
3.5多种类串行总线端口号
秤重C8051F020內部具备两个全双工UART、SMBUS/I2C总线和SPI系统总线,每个串行总线都彻底用硬件配置完成,都能向CIP?51造成终断,这种串行总线不共享资源计时器、终断或I/O端口号,因此 容许客户所有另外应用。

3.6配料秤仪表的A/D转化器
C8051F020內部有两个ADC分系统。
3.6.112位A/D转化器ADC0
秤重该转化器由多次靠近型ADC、多路仿真模拟键入选择符和可编程控制器增益值放大仪构成,ADC工作中在100KBPS的较大 取样速度时可出示真实的12位精称中重度,ADC0的八个外界键入安全通道都可以被配备为2个单端键入或一个差分信号键入,ADC0的第9个键入安全通道为內部温度感应器,另外內部出示一个2.34V标准电称压力,可编程控制器增益值放大仪的增益值能用手机软件设定,从0.5～16以2的整数金额次幂增长,容许用手机软件恶性事件、硬件配置数据信号开启变换或开展持续变换。
3.6.28位A/D转化器ADC1
秤重除开12位的ADC分系统ADC0外,C8051F020也有一个8位ADC分系统,即ADC1,它有一个8通道键入多通道选择符和可编程控制器增益值放大仪,该秤重ADC工作中在500KBps的较大 采样频率时可出示真实的8位精密度,ADC的标准工作电压可在电源电压脚位（AV＋）和外界VREF脚位中间挑选,ADC1的可秤重程序编写增益值放大仪的增益值可被程序编写为0.5、1、2或4,ADC1也是有灵便的变换操纵体制,容许用手机软件指令,计时器外溢或外界数据信号键入起动ADC1变换,用软秤重件能够使ADC1与ADC0同歩变换。
3.7D/A转化器
秤重C8051F020內部有两个12位工作电压DAC,每一个DAC的輸出摆幅均为0V～VREF－1LSB,CPU可根据SFRS操纵AD转换和比较称重器,CPU可将一切一个DAC放置功耗关闭方法,DAC为工作电压輸出方式,与ADC同用参照工作电压,容许用手机软件指令和计时器2、计时器3及计时器4的溢出信称重号升级DAC的輸出。
3.8JTAG
秤重C8051F020片内具备JTAG插口和逻辑性,为生产制造与在功能测试FLASH储存器的读和写实际操作,及其非入侵式在电源电路调节出示界限扫描仪作用,片内插口符合实际IEEE1149.1标准。
5C8051F020单片机设计在电子配料秤仪表中的运用
秤重C8051F020是1种集成化了诸多作用构件、功能齐全的单片机设计,合适于规定硬件配置功能齐全,计算速度更快,工作中艰苦环境,可信性高,拓展作用强及功耗的应称器重系统软件。下边以一个具体的电子配料秤仪表系统软件即电子器件配料秤为例子得出C8051F020在配料秤仪表中的实际运用方式。电子器件配料秤是1种广泛运用于食品工业、精饲料、秤重防腐剂、化肥、化工厂、冶金工业等领域中的配料称重仪器设备。对电子器件配料秤的关键规定是具备髙速、高精密、很高的可靠性及高可靠性,并且在全部加工过程中必须动态性持续或秤重间断性动态性持续运作,称重配料系统均以单片机设计为关键。
电子器件配料秤尽管基础能考虑生产制造的必须,可是因为系统软件拓展的外场作用元器件较多,导致系统软件的电源电路繁杂,设备故障率高,调节艰难,程序编写繁杂。经不断剖析论述,大家以C8051F020为关键再次设计方案了电子器件配料秤。
应用C8051F020可使系统软件拓展的外围电路及通信接口总数大大减少,提升 了系统软件的可信性及可靠性,另外为系统软件的作用拓展及硬件软件升級提供了便捷。系统软件中运用了C8051F020的下列資源以简化原电路原理。
（1）可编程控制器增益值放大仪PGA
秤重电子器件配料秤将被测物件的净重根据拉或压等方式将净重传送给重量传感器,重量传感器一般选用电阻器应变力桥式,其输出电压摆幅均为0V～百余mV,故需将此数据信号秤重变大后才可以出示给A/D转化器,可编程控制器增益值放大仪的增益值可依据重量传感器的满度值和A/D转化器的参照工作电压值设定。
（2）A/D转化器
秤重C8051F020单片机设计具备12Bit屏幕分辨率的ADC和10Bit屏幕分辨率的ADC,这儿应用12Bit屏幕分辨率的ADC,12Bit屏幕分辨率ADC的取样速秤重率达到100KBps,运用C8051F020片内的ADC,一方面简单化了原外场拓展的ADC,另一方面,其12Bit的精密度和100KBps的取样速度秤重使得本系统软件的测量精度和精确测量实用性大幅提升 ,考虑了本系统软件的动态性精密度规定和实用性规定,进而使本系统软件的前向安全通道更为平稳。
（3）程序流程和数据信息储存器
秤重C8051F020单片机设计片内具备64KByte的大空间FLASH程序存储器和4305Byte的数据信息储存器。那样能够考虑电子器件配料秤储存繁杂优化算法程称重序及很多数据信息的规定,另外为系统软件的软件更新预留了充足的室内空间,且简单化了原外扩的程序流程及数据信息储存器。因为C8051F020适用在系统软件程序编写促使本系统软件的手机软件秤重升級极其便捷。
（4）具备丰富多彩的可编程控制器数据I/O資源
本系统软件不必开展一切的外界I/O拓展即能考虑本对系统I/O的要求,另外可使系统软件的人机对战安全通道和输入/輸出开关量与CPU的联络更为顺畅,而片内的12BitDAC更为健全了本系统软件的后向安全通道。
（5）具备丰富多彩的软件资源
为本系统软件应用C51等高級编程语言造就了优良的自然环境,高級编程语言自然环境可让本系统完成真实的模块化设计,也可使各种各样程序编写优化算法越来越简易非常容易,另外也更为健全,因此大大的改进了本系统软件的软件更新工作能力。
（6）线上调节
因为片内具备JTAG和调节电源电路,根据JTAG可在生产制造当场对电子器件配料秤开展当场调节,因此便于解决生产制造中碰到的各种各样具体难题。
（7）串口通信
C8051F020出示了UART、I2C、SPI等多种多样串行总线,故容许以多种多样方法来开展外围设备的拓展,另外更有益于组成多级别分布式系统自动控制系统。
运用C8051F020片内出示的功能齐全、类型多种多样的仿真模拟与数据作用构件,可在基础无需开展外围电路拓展的状况下组成一个髙速、高精密、便于拓展升級的持续动态性调料称重电子秤系统软件。
5结语
C8051F020是现阶段8位单片机设计中作用较强的1种,运用其强劲的作用,不论是开展目前电子配料秤仪表的更新换代还是繁杂性能卓越的智能化配料秤仪表设计方案,都是十分理想化的,因此该电源电路是智能化配料仪表的关键“单片机设计系统软件”的理想化挑选。

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