第10章80C51應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2023/2/281牢靠性高10.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求

處于前端數(shù)據(jù)采集、限制輸出系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)要考慮牢靠性措施設(shè)計(jì)時(shí)要考慮故障自動(dòng)檢測(cè)和處理環(huán)節(jié)10.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程運(yùn)用便利設(shè)計(jì)觀念：留意運(yùn)用和修理功能設(shè)置：開關(guān)簡潔、依次明白、符號(hào)直觀性價(jià)比高2023/2/282確定任務(wù)10.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟

前提：市場(chǎng)需求

目標(biāo)：克服舊缺點(diǎn)、開發(fā)新功能規(guī)劃：系統(tǒng)功能、技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)構(gòu)成方案設(shè)計(jì)單片機(jī)型號(hào)選擇硬件與軟件的功能劃分應(yīng)實(shí)行的牢靠性措施2023/2/283硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)展電路和輸入/輸出通道設(shè)計(jì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)功能模塊化：信號(hào)采集、限制算法、人機(jī)交互設(shè)計(jì)方法：模塊化設(shè)計(jì)、自頂向下設(shè)計(jì)開發(fā)流程見下圖2023/2/2842023/2/28510.2提高系統(tǒng)牢靠性的一般方法10.2.1電源干擾及其抑制溝通電源干擾及其抑制電網(wǎng)上的尖峰干擾現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間：幾個(gè)納秒幅度約在50V～4000V使系統(tǒng)的程序“跑飛”

2023/2/286抑制措施使系統(tǒng)盡量遠(yuǎn)離干擾源接受溝通電源濾波器接受溝通穩(wěn)壓器接受1:1隔離變壓器2023/2/287直流電源抗干擾措施接受高質(zhì)量集成穩(wěn)壓電路單獨(dú)供電接受直流開關(guān)電源接受DC－DC變換器2023/2/28810.2.2地線干擾及其抑制

一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的應(yīng)用

數(shù)字地與模擬地的連接原則

印刷電路板的地線分布原則

信號(hào)電纜屏蔽層的接地

2023/2/28910.2.3其他提高系統(tǒng)牢靠性的方法運(yùn)用微處理器監(jiān)控電路上電復(fù)位監(jiān)控電壓變更Watchdog功能片使能備份電池切換開關(guān)等軟件抗干擾措施

輸入/輸出抗干擾避開系統(tǒng)“死機(jī)”的方法2023/2/281010.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10.3.1模擬輸入通道的組成

傳感器多路開關(guān)放大器采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換器2023/2/2811

工作方式設(shè)置及狀態(tài)字格式方式設(shè)置76543210TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA地址：000PA：A口方向。0--輸入；1--輸出PB：B口方向。0--輸入；1--輸出

2023/2/281210.3.2設(shè)計(jì)示例

設(shè)計(jì)要求溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，被測(cè)溫度范圍是0～500℃，被測(cè)點(diǎn)為4個(gè)。要求測(cè)量的溫度辨別率為0.5℃，每2秒測(cè)量一次。器件選擇鎳鉻-鎳硅熱電偶，分度號(hào)為K（500℃→20.64mV）A/D轉(zhuǎn)換器：5G14433，辨別率1/2048放大器：增益為2000/20.64＝96.9多路開關(guān)選用CD40522023/2/2813硬件電路2023/2/2814軟件流程2023/2/281510.4智能二線制溫度變送器設(shè)計(jì)實(shí)例10.4.1智能溫度變送器簡介

2023/2/2816電源管理模塊10.4.2硬件設(shè)計(jì)

MAX1616+24V→+5V外圍器件供電MAX619+5V→+3V微處理器供電A/D參考電壓2023/2/2817信號(hào)處理模塊2個(gè)TLC27L2信號(hào)放大數(shù)字電位器X9c104和X9c504

調(diào)零及滿量程調(diào)整△V=V1-V2經(jīng)放大輸出非線性由軟件補(bǔ)償2023/2/2818數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊單片機(jī)：C8051F017

與80C51完全兼容4路10位A/D32K片內(nèi)Flash2304字節(jié)RAM2路12位D/A等

四個(gè)操作鍵LCD顯示器SMS0408

2023/2/2819V/I變換模塊ILC7660供應(yīng)運(yùn)放電源2023/2/2820系統(tǒng)功耗MAX1616的靜態(tài)電流為80μAMAX619的靜態(tài)電流為100μA

X9c104靜態(tài)電流為500μAX9c504靜態(tài)電流為500μATLC27L2的靜態(tài)電流為120μAC8051F017的靜態(tài)電流近似為1mATLE2021的靜態(tài)電流為230μAICL7660的靜態(tài)電流近似為200μA其他部分散件的靜態(tài)電流大約為500μA

總體靜態(tài)電流IA=3.23mA2023/2/282110.4.3軟件設(shè)計(jì)

2023/2/2822線性化處理A/D轉(zhuǎn)換(程序略）2023/2/2823D/A轉(zhuǎn)換voidDAC_SET(unsignedintda_data){DAC12CTL0=REF2_5+REFON；//選擇內(nèi)部2.5V參考源DAC12_0CTL=DAC12IR+DAC12AMP_5+DAC12ENC；}2023/2/2824LCD顯示（程序略）

二線式串行接口的LCD液晶顯示器測(cè)試結(jié)果溫度℃電流mA溫度℃電流mA溫度℃電流mA04.0001059.59821015.200154.80412010.40322515.996305.60113511.19924016.803456.39915012.0