電磁流量計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
電磁流量計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4．3．3．1 微處理器的選取
作為整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的核心部件，微處理器的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能優(yōu)化和性能提升起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)本課題設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能需求，需要功能硬件部件有A／D轉(zhuǎn)換來進(jìn)行信號(hào)處理，由于用到模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，市場(chǎng)上的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片一般價(jià)格都不低，而自己搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換電路不僅麻煩而且可靠性也不高， 要優(yōu)先選用內(nèi)部集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的芯片。和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信時(shí)要用到通用串行同步／異步(USART)通信口，數(shù)據(jù)顯示采用液晶就要求有足夠的通用I／O 端口來送數(shù)據(jù)和控制線，此外還要有足夠大空間的ROM寫程序和足夠大空間的RAM來定義變量。
MCS．51單片機(jī)作為從八十年代就開始流行的處理器，其開發(fā)技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，不足之處在于功能過于簡(jiǎn)單，己經(jīng)不能適應(yīng)于目前對(duì)測(cè)控系統(tǒng)功能和速度的要求。因此，各大公司紛紛推出各種面向不同應(yīng)用場(chǎng)合的增強(qiáng)型單片機(jī)， 這些系列的單片機(jī)大多具有較強(qiáng)的功能模塊接口功能，較高的處理速度，大容量ROM和RAM，往往處理器本身就已經(jīng)是一個(gè)小系統(tǒng)模式，僅僅需要一些簡(jiǎn)單電容、電阻元件就可以工作?？紤]到本課題設(shè)計(jì)的是低功耗系統(tǒng)，而典型的低功耗增強(qiáng)型的單片機(jī)包括Atmel公司的AVR系列單片機(jī)，Microchip公司的PIC系列單片機(jī)，TI公司的MSP430系列單片機(jī)，以及Silicon Labs公司C8051F系列單片機(jī)?？紤]到本系統(tǒng)要求微處理器具有低功耗，內(nèi)置轉(zhuǎn)換速度和精度都要求比較高多路A／D轉(zhuǎn)換器， 本課題選用美國(guó)Cygnal公司推出的、采用Silicon Labs的CIP．51微處理器內(nèi)核、*集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)(SOC，System On Chip)芯片C8051F410。
一、高速8051CPU
1)與MCS．51指令集*兼容； 2)流水線指令結(jié)構(gòu)，70％的指令的執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期； 3)速度可達(dá)50MIPS(時(shí)鐘頻率為50MHz時(shí))； 4)擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)。
二、存儲(chǔ)器
1)2304字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； 2)32KB的FLASH；可在系統(tǒng)編程，扇區(qū)尺寸為512字節(jié)；VDD為2．25V 即可進(jìn)行讀／寫／擦除全功能操作； 3)64字節(jié)電池后備RAM。
三、模擬外設(shè)
1)12位ADC，可編程轉(zhuǎn)換速率，可達(dá)200ksps，可多達(dá)24個(gè)外部輸入，可編程為單端輸入或差分輸入，內(nèi)置溫度傳感器(±30C)，內(nèi)部電壓基準(zhǔn)1．5V、2．2V(可編程)； 2)兩個(gè)12位電流模式DAC； 3)兩個(gè)比較器； 4)上電復(fù)位和欠壓檢測(cè)器。
四、數(shù)字外設(shè)
1)24個(gè)端口I／O，輸入電壓可高達(dá)5．25V： 2)可同時(shí)使用的硬件SMBusTM(12CTM兼容)、SPITM及UART串口； 3)16位可編程計(jì)數(shù)器陣列，帶6個(gè)捕獲／比較模塊、WDT： 4)4個(gè)通用16位計(jì)數(shù)器／定時(shí)器。
五、時(shí)鐘源
1) 內(nèi)部振蕩器：24．5MHz，2％精度(支持UART操作)，時(shí)鐘乘法器可達(dá)50MHz； 2)外部振蕩器：晶體、RC、C或外部時(shí)鐘(單或雙引腳方式)； 3)外部smaRTClock振蕩器：32KHz晶體或自諧振振蕩器： 4)從SUSPEND方式快速喚醒(<lgS)： 5)可在運(yùn)行中切換時(shí)鐘源。
六、系統(tǒng)特性
1．)在片調(diào)試，片內(nèi)調(diào)試電路支持全速、非侵入式在系統(tǒng)調(diào)試，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步執(zhí)行、觀察點(diǎn)，觀察／修改存儲(chǔ)器、寄存器和堆棧； 2)電源電壓：2．0V～5．25V，內(nèi)建LDO穩(wěn)壓器：2．1V或2．5V： 3)28腳QFN和32腳LQFP封裝： 4)溫度范圍：．400C～+850C。
總之，C8051F410器件片內(nèi)豐富的模擬和數(shù)字資源，為設(shè)計(jì)小體積、低功耗、高可靠性和高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供了方便，也可使系統(tǒng)的整體成本大大降低，*了本系統(tǒng)對(duì)微處理器的設(shè)計(jì)要求。
4．3．3．2 液晶顯示和通信模塊的設(shè)計(jì)
反映管道內(nèi)流體流速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過轉(zhuǎn)換器、A／D采樣和單片機(jī)處理后， 為了方便用戶觀測(cè)，可以使用液晶直接顯示，也可以通過通訊模塊，發(fā)送到上位機(jī)上進(jìn)行顯示。
一、液晶顯示模塊
為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的低功耗，在此選用段碼式、低功耗液晶顯示模塊LCMl41[371。LMl41液晶顯示模塊是一種新型的壓力、流量和溫度測(cè)量?jī)x表的專用液晶顯示模塊，它內(nèi)含驅(qū)動(dòng)與控制電路以及串行通信接口，可與單片機(jī)方便接口，還可外接蜂鳴器，節(jié)省了硬件資源和空間。圖4-15所示為它的外形，其對(duì)應(yīng)的各引腳功能及狀態(tài)說明如表4-1所示。圖4．15 LCMl41外形圖表4一l 液晶顯示模塊LCMl41的各個(gè)引腳的功能及狀態(tài)說明引腳符號(hào)功能狀態(tài)。1 CS 模塊片選輸入2 f餾數(shù)據(jù)／指令控制寫入輸入3 DA工A 數(shù)據(jù)傳送輸入／輸出4 GND 負(fù)電源5 VLCD LCD屏對(duì)比度調(diào)節(jié)輸入6 VDD 正電源輸入液晶顯示模塊LCMl41與單片機(jī)的接線圖如圖4-16所示。單片機(jī)的P2．6端口控制LCMl41的供電，當(dāng)P2．6輸出高電平時(shí)，LCMl41上電工作；反之，當(dāng)P2．6 輸出低電平時(shí)，關(guān)閉LCMl41。LCMl41的工作電壓為2．7V'～5．2V，在3V電壓下工作時(shí)，電流消耗60 u A， 休眠狀態(tài)電流消耗1 u A。工作溫度一20～+70℃。P2．6 VDD GND #VLCD GND C8051 LMl41 F410 P2．5 DA弘P2．4 l豫P2．3 CS 圖4．16 LCMl41與C8051F410接線圖
二、串行通信模塊
通信模塊的主要功能是接收上位機(jī)發(fā)送下來的命令字及控制字，并將流量有效值、時(shí)間等數(shù)據(jù)信息傳遞給上位機(jī)。C8051F410內(nèi)部集成串行口，其串行口和其他標(biāo)準(zhǔn)串行接口芯片一樣，輸入輸出均為TTL電平。本系統(tǒng)采用的是RS．232接口實(shí)現(xiàn)C8051F410與PC機(jī)的串行通訊電氣接口。RS232是一個(gè)電氣接口規(guī)范，它只規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性， 而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和通信協(xié)議。TTL／RS．232的轉(zhuǎn)換芯片較多，較常用的有MAX232、MAX3221等。由于MAX232需要5V電源供電，而本低功耗系統(tǒng)采用3．6V電源供電，MAX3221采用3．Ov~5．5V寬電源供電，故本系統(tǒng)采用MAX3221作為TTL／RS．232的轉(zhuǎn)換芯片。由于MAX3221采用了CMOS 工藝，其供電電流可以降到1 u A，而且具有自動(dòng)關(guān)斷功能，因此其可靠性高、功耗低。MAX3221和單片機(jī)、PC機(jī)的接線電路如圖4．17所示。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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