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PIC16LF874單片機在電容測量模塊中的應用

作者: 時間:2012-10-15 來源:網(wǎng)絡 收藏

式傳感器已廣泛于工業(yè)、醫(yī)學、軍事等領城。但目前大部分方法集成化水平低、精度低,因而對特別是對微小電容的精確始終是一個很重要的內(nèi)容。振蕩法電路結構簡單、抗干擾能力差,板間內(nèi)電容影響結果;電橋法利用電橋平衡原理測量電容,測量結果受橋臂電容性能影響較大。本文用到美國Micmchip公司PICl6LF874,該采用RISC精簡指令集、哈佛總線結構、流水線指令方式,具有抗干擾能力強、功耗低、高性能、價格低等特性。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/170770.htm

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PIC16系列單片機采用精簡指令集(Reduced InSTructiON Set Computer,RISC)結構,突破了傳統(tǒng)單片機對PC機在結構上存在的自然依賴性;加上哈佛總線的存儲器結構、兩級流水線指令結構、單周期指令等技術,從而在單片機硬件結構上獨辟蹊徑,大大提高了系統(tǒng)運行的效率。除此之外,針對單片機機的特點,從功耗、驅動能力、外圍設計等方面,PIC單片機也有一些獨到之處,從而使得PIC成為一款方便實用的高性價比的單片機。

系列單片機包括一系列不同型號的器件。主要特點有:

1)精簡指令集技術 PIC指令系統(tǒng)是專門根據(jù)小型機特點設計的,力求每一條指令達到更高的效率,減少指令功能的重復。高中低檔的門PIC單片機指令數(shù)分別為58條、35條和 33條。這就帶來了兩方面的好處,一方面可以使代碼的利用率大大提高,有利于提高執(zhí)行速度。另一方面給用戶學習、記憶和帶來了極大的好處,編程和調(diào)試相對就更加容易,而且同樣的功能所需的編碼減少,節(jié)約了開發(fā)時間。

2)哈佛(Harvard)總線結構 哈佛結構是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器獨立編址,即兩者位于不同的物理空間。PIC系列單片機不僅采用哈佛體系結構,而且采用哈佛總線結構,從而充分發(fā)揮了哈佛結構的潛在優(yōu)勢。大大提升了系統(tǒng)的運行效率和數(shù)據(jù)可靠性。

3)單字節(jié)指令 單字節(jié)指令對單片機系統(tǒng)是革新性的變化。高中低檔的PIC單片機的指令位數(shù)分別為16位、14位、12位。ROM和RAM的尋址相對獨立,所有的指令實現(xiàn)了單字節(jié)化,不僅使數(shù)據(jù)的存取更加安全,其運行速度也得到了顯著的提高。

4)兩級流水線指令結構 由于采用了哈佛總線結構,在器件內(nèi)部將數(shù)據(jù)總線和指令總線分離,并且采用了不同的總線寬度。當一條指令被執(zhí)行時,下一條指令同時被取出,使得在每個時鐘周期可以獲得更高的效率。

5)寄存器組結構 PIC的所有寄存器,包括I/O端口、定時器和程序計數(shù)器等都采用RAM結構形式,并且只需要一個指令周期就可以完成訪問和操作。

6)一次性可編程(OTP)技術 OTP可以實現(xiàn)產(chǎn)品上市零等待(Zero time to market),并且可以根據(jù)用戶定制,滿足特定需要。產(chǎn)品定制可以顯著提高產(chǎn)品的生命周期,增強產(chǎn)品的市場競爭力。

7)功耗低 供電電壓為2.0~5.5V,當使用4 MHz晶振,供電電壓為3V時,耗電電流典型值不超過6 mA:當用32 kHz晶振,供電電壓力3 V時,耗電電流典型值為20 mA,睡眠模式耗電電流更是低于lμA。

8)品種齊全、方便選擇 PIC系列單片機目前已形成具有高、中、低3檔共50多種型號的龐大家族,功能靈活多樣,能適應多種應用場合的不同需要。

2 電容測量工作原理

電容測量總體設計原理框圖如圖l所示,包括電源管理電路、PICl6LF874單片機、電容式傳感器、信號調(diào)理電路、PS021電容數(shù)字轉化器以及與計算機連接的接口電路。

圖1 電容測量模塊原理圖

電容測量模塊工作原理為:電容式傳感器輸出微弱的電容信號,電容信號通過信號調(diào)理電路。進入PS02l型電容數(shù)字轉換器,該器件的測量電容測量范嗣從0到幾十nF(無限制),經(jīng)過器件內(nèi)部轉換,通過對PS02l內(nèi)部寄存器的設置,得到需要的值;通過SPI把數(shù)據(jù)傳送到PICl6LF-874單片機,測得的數(shù)據(jù)再通過單片機異步串行通信接口USART送到上位機(計算機),最后由上位機應用程序來顯示測量結果以及保存測試數(shù)據(jù)。

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