單片機C8051F020簡介及其在儀器和儀表中的應(yīng)用

　　3.2.1數(shù)據(jù)存儲器

　　C8051F020具有標準8051機的程序和數(shù)據(jù)地址配置,包括256字節(jié)的RAM,其中高128字節(jié)為2個地址空間,用間接尋址訪問的高128字節(jié)和用直接尋址訪問的SFR地址空間,低128字節(jié)用戶可用直接或間接尋址方式訪問,此外,C8051F020還具有位于外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間的4KB的RAM和外部數(shù)據(jù)存儲器接口（EMIF）,這個4KB的RAM可以只映射到片內(nèi)也可以映射到64KB外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間,還可同時映射到片內(nèi)和片外（4KB地址以內(nèi)在片內(nèi)存儲器空間訪問,4KB以上經(jīng)過EMIF訪問）。外部數(shù)據(jù)存儲器接口用于訪問最多64KB的外部擴展RAM。

　　3.2.2程序存儲器

　　C8051F020的程序存儲器包含64KB的FLASH,該存儲器以512B為1個扇區(qū),可以在系統(tǒng)編程,且無需在片外提供編程電壓,該程序存儲器未用到的扇區(qū)均可由用戶按扇區(qū)作為非易失性數(shù)據(jù)存儲器使用。

3.3I/O與數(shù)字交叉開關(guān)

　　C8051F020單片機除具有標準的8051機端口P0～P3外,還具有附加的4個8位I/O口。這樣,I/O口總數(shù)可達64個,每個端口I/O引腳都可設(shè)置為推挽或開漏輸出。最為獨特的功能是引入了數(shù)字交叉開關(guān),它可將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源分配給P0、P1、P2和P3端口的I/O引腳,并可將片內(nèi)計數(shù)器/定時器、串行總線、中斷源、A/D轉(zhuǎn)換輸入、比較器輸出以及微控制器的其它數(shù)字信號配置為在上述I/O引腳輸出,這就允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用選擇通用I/O和所需數(shù)字資源的組合。

　　3.4可編程計數(shù)陣列

　　除了內(nèi)部提供5個16位的通用定時/計數(shù)器外,C8051F020還提供1個片內(nèi)編程的計數(shù)器/定時器陣列（PCA）,PCA包括1個專用的16位計數(shù)器/定時器,5個可編程的捕捉比較模塊,時間基準可以是下面的6個時鐘源之一：系統(tǒng)時鐘/12;系統(tǒng)時鐘/4;定時器0溢出;外部時鐘輸入;系統(tǒng)時鐘和外部振蕩頻率/8。每個捕捉模塊都有6種工作方式：邊沿觸發(fā)捕捉、軟件定時器、高速輸出、8位脈沖寬度調(diào)制器,頻率輸出、16位脈沖寬度調(diào)制器。

　　3.5多類型串行總線端口

　　C8051

F020內(nèi)部具有2個全雙工UART、SMBUS/I2C總線和SPI總線,每種串行總線都完全用硬件實現(xiàn),都能向CIP?51產(chǎn)生中斷,這些串行總線不共享定時器、中斷或I/O端口,所以允許用戶全部同時使用。

　　3.6A/D轉(zhuǎn)換器

　　C8051F020內(nèi)部有2個ADC子系統(tǒng)。

　　3.6.1 12位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0

　　該轉(zhuǎn)換器由逐次逼近型ADC、多通道模擬輸入選擇器和可編程增益放大器組成,ADC工作在100KBPS的最大采樣速率時可提供真正的12位精度,ADC0的8個外部輸入通道都可被配置為兩個單端輸入或1個差分輸入,ADC0的第9個輸入通道為內(nèi)部溫度傳感器,同時內(nèi)部提供1個2.34V基準電壓,可編程增益放大器的增益可用軟件設(shè)置,從0.5～16以2的整數(shù)次冪遞增,允許用軟件事件、硬件信號觸發(fā)轉(zhuǎn)換或進行連續(xù)轉(zhuǎn)換。

　　3.6.2 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC1

　　除了12位的ADC子系統(tǒng)ADC0外,C8051F020還有1個8位ADC子系統(tǒng),即ADC1,它有1個8通道輸入多路選擇器和可編程增益放大器,該ADC工作在500KBps的最大采樣率時可提供真正的8位精度,ADC的基準電壓可在電源電壓引腳（AV＋）和外部VREF引腳之間選擇,ADC1的可編程增益放大器的增益可被編程為0.5、1、2或4,ADC1也有靈活的轉(zhuǎn)換控制機制,允許用軟件命令,定時器溢出或外部信號輸入啟動ADC1轉(zhuǎn)換,用軟件可以使ADC1與ADC0同步轉(zhuǎn)換。

　　3.7D/A轉(zhuǎn)換器

　　C8051F020內(nèi)部有2個12位電壓DAC,每個DAC的輸出擺幅均為0V～VREF－1LSB,CPU可通過SFRS控制數(shù)模轉(zhuǎn)換和比較器,CPU可將任何1個DAC置于低功耗關(guān)斷方式,DAC為電壓輸出模式,與ADC共用參考電壓,允許用軟件命令和定時器2、定時器3及定時器4的溢出信號更新DAC的輸出。

　　3.8JTAG

　　C8051F020片內(nèi)具有JTAG接口和邏輯,為生產(chǎn)和在系統(tǒng)測試FLASH存儲器的讀和寫操作,以及非侵入式在電路調(diào)試提供邊界掃描功能,片內(nèi)接口完全符合IEEE1149.1規(guī)范。

　　4 C8051F020單片機在儀器儀表中的應(yīng)用

　　C8051F020是1種集成了眾多功能部件、功能強大的單片機,適合于要求硬件功能強大,運算速度快,工作環(huán)境惡劣,可靠性高,擴展功能強及低功耗的應(yīng)用系統(tǒng)。下面以1個實際的儀器儀表系統(tǒng)即電子配料秤為例給出C8051F020在儀器儀表中的具體應(yīng)用方法。電子配料秤是1種廣泛應(yīng)用于食品加工、飼料、添加劑、農(nóng)藥、化工、冶金等行業(yè)中的配料稱重儀器。對電子配料秤的主要要求是具有高速、高精度、高可靠性及高穩(wěn)定性,而且在整個生產(chǎn)過程中需要動態(tài)連續(xù)或間歇性動態(tài)連續(xù)運行,稱重配料系統(tǒng)均以單片機為核心,其硬件電路框圖如圖1所示。

圖1 電子配料秤的硬件電路框圖