第11章80C51应用系统设计方法

2019/9/7,1,第11章 80C51应用系统设计方法,单片机应用系统设计过程,11.1,提高系统可靠性的一般方法,11.2,数据采集系统的设计,11.3,智能二线制温度变送器设计实例,11.4,2019/9/7,2,可靠性高,11.1.1 系统设计的基本要求,处于前端数据采集、控制输出 系统规划时要考虑可靠性措施 设计时要考虑故障自动检测和处理环节,11.1 单片机应用系统设计过程,使用方便,设计观念：注重使用和维修 功能设置：开关简洁、顺序明了、符号直观,性价比高,2019/9/7,3,确定任务,11.1.2 系统设计的步骤,前提：市场需求 目标：克服旧缺点、开发新功能 规划：系统功能、技术指标、系统构成,方案设计,单片机型号选择 硬件与软件的功能划分 应采取的可靠性措施,2019/9/7,4,硬件设计,单片机基本系统设计 扩展电路和输入/输出通道设计 人机界面设计,软件设计,功能模块化：信号采集、控制算法、人机交互 设计方法：模块化设计、自顶向下设计,开发流程见下图,2019/9/7,5,2019/9/7,6,11.2 提高系统可靠性的一般方法,11.2.1 电源干扰及其抑制,交流电源干扰及其抑制,电网上的尖峰干扰现象,持续时间：几个纳秒 幅度约在50V4000V 使系统的程序“跑飞”,2019/9/7,7,抑制措施,使系统尽量远离干扰源 采用交流电源滤波器 采用交流稳压器 采用1:1隔离变压器,2019/9/7,8,直流电源抗干扰措施,采用高质量集成稳压电路单独供电 采用直流开关电源 采用DCDC变换器,2019/9/7,9,11.2.2 地线干扰及其抑制,一点接地和多点接地的应用,数字地与模拟地的连接原则,印刷电路板的地线分布原则,信号电缆屏蔽层的接地,2019/9/7,10,11.2.3 其他提高系统可靠性的方法,使用微处理器监控电路,上电复位 监控电压变化 Watchdog功能 片使能 备份电池切换开关等,软件抗干扰措施,输入/输出抗干扰 避免系统“死机”的方法,2019/9/7,11,11.3 数据采集系统的设计,11.3.1 模拟输入通道的组成,传感器 多路开关 放大器 采样保持器 A/D转换器,2019/9/7,12,工作方式设置及状态字格式,方式设置,PA：A口方向。0-输入；1-输出 PB：B口方向。0-输入；1-输出,2019/9/7,13,11.3.2 设计示例,设计要求,温度数据采集系统，被测温度范围是0500，被测点为4个。要求测量的温度分辨率为0.5，每2秒测量一次。,器件选择,镍铬-镍硅热电偶，分度号为K（50020.64 mV） A/D转换器：5G14433，分辨率1/2048 放大器：增益为2000/20.6496.9 多路开关选用CD4052,2019/9/7,14,硬件电路,2019/9/7,15,软件流程,2019/9/7,16,11.4 智能二线制温度变送器设计实例,11.4.1 智能温度变送器简介,2019/9/7,17,电源管理模块,11.4.2 硬件设计,MAX1616 +24V+5V 外围器件供电 MAX619 +5V+3V 微处理器供电 A/D参考电压,2019/9/7,18,信号处理模块,2个TLC27L2 信号放大 数字电位器 X9c104和X9c504 调零及满量程调整 V=V1-V2经放大输出 非线性由软件补偿,2019/9/7,19,数据运算模块,单片机：C8051F017 与80C51完全兼容 4路10位A/D 32K片内Flash 2304字节RAM 2路12位D/A 等 四个操作键 LCD显示器SMS0408,2019/9/7,20,V/I变换模块,ILC7660 提供运放电源,2019/9/7,21,系统功耗,MAX1616的静态电流为80A MAX619的静态电流为100A X9c104静态电流为500A X9c504静态电流为500A TLC27L2的静态电流为120A C8051F017的静态电流近似为1mA TLE2021的静态电流为230A ICL7660的静态电流近似为200A 其他部分散件的静态电流大约为500A,总体静态电流 IA=3.23mA,2019/9/7,22,11.4.3 软件设计,2019/9/7,23,线性化处理,A/D转换 (程序略）,2019/9/7,24,D/A转换,void DAC_SET(unsigned int da_data) DAC12CTL0=REF2_5 + REFON； / 选择内部2.5V参考源 DA