利用ADuC834構成二次儀表系統(tǒng)

aduc834是一種真正意義上的完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片。這種嶄新的微處理轉換器和先進的混合信號處理工藝顯著提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能，并大幅度減少了應用系統(tǒng)的開發(fā)時間和成本。aduc834是美國模擬器件（ad）公司最新投入市場的一款微處理轉換器產(chǎn)品，它集成了雙路σ－δ型adc、溫度傳感器、增益可程控放大器（pga）、8位51 mcu、62k的可編程程序eeprom、4k的數(shù)據(jù)flash memory、2304字節(jié)的片內ram、12位dac以及定時器、i2c兼容的spi和標準的串行i／o等。由此可見，aduc834本身就是一個內嵌mcu的高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用它可以極方便地構成各種二次儀表系統(tǒng)。

1 aduc834芯片介紹

aduc834內部集成了兩路獨立的σ－δadc，其中主通道adc為24位，輔助通道adc為16位。兩個獨立的adc通道由于使用了數(shù)字濾波，因而可以實現(xiàn)寬動態(tài)范圍的低頻信號測量，非常適用于稱重儀、張力應變儀、壓力轉換器和溫度測量等方面的應用。其中主通道的ad輸入范圍在±20mv～±2．56v之間分為8檔，使用時可任選一檔。由于使用了σ－δ轉換技術，因此可以實現(xiàn)高達24位無丟失碼性能，且輔助通道還可以作為溫度傳感器使用。

aduc834利用32khz晶振來驅動片內鎖相環(huán)（pll）以產(chǎn)生內部所需要的工作頻率，它的微控制器內核與8051兼容。片內外圍設備包括一個與spi和i2c兼容的串行端口、多路數(shù)字輸入／輸出端口、看門狗定時器、電源監(jiān)視器以及時間間隔計數(shù)器。同時片內還提供了62kb閃速／電擦除程序存儲器以及2304字節(jié)的片內ram。

aduc834本身能提供程序串行下載，所以可以直接下載調試程序，非常方便于程序的開發(fā)和設計。因此，利用aduc834可以非常簡單地制作各種復雜的二次儀表。

2二次儀表的硬件電路設計

本系統(tǒng)設計主要針對兩路傳感器進行采樣，然后進行數(shù)據(jù)處理和相應的數(shù)據(jù)顯示，同時要求有復雜菜單設計。由于數(shù)據(jù)處理過程中要用到浮點乘除運算，同時要求有菜單設置，因此，利用aduc834的62k程序存儲空間可以進行各種復雜的運算和處理，而不需要外擴程序存儲器。圖1是其硬件設計原理圖。

本系統(tǒng)利用aduc834的p3口構成3×4鍵盤，并通過p0、p2口和74hc138譯碼器來構成10個數(shù)碼管動態(tài)顯示屏，然后利用aduc834的p1．0、p1．1和74hc164構成8個發(fā)光led的顯示，同時利用a－duc834的串口spi功能進行軟件調試。

2．1數(shù)碼管的動態(tài)顯示

利用aduc834的p2口的p2．0～p2．4，并通過74hc138譯碼可以得到8個地址選通信號，而p2．5和p2．6則用于構成剩下的2個選通信號，同時把p0口作為顯示的數(shù)據(jù)接口。

用程序可選擇aduc834定時器t2的自裝入方式，并可將其定時為2ms，同時可采用動態(tài)方式刷新數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)，以實現(xiàn)動態(tài)顯示。

2．2鍵盤控制電路

由aduc834的p3口的p3．0～p3．6可以構成鍵盤控制電路，其原理圖如圖2所示。

由圖2可以看出，該鍵盤有3行4列共12個鍵，使用7個i／0作為控制線，其中采用p3．0、p3．1、p3．2作為行掃描線，采用p3．3～p3．6作為列回復線來構成矩陣鍵盤。運行中，當有鍵按下時，程序并不立即進入按鍵處理程序，只有在按鍵按下又松開的時刻才進入程序處理，因為這樣可防止按鍵的連擊和抖動。

2．3發(fā)光led設計

由于本系統(tǒng)要求有8種狀態(tài)顯示，故需要使用8個發(fā)光led來表示當前程序運行的不同狀態(tài)。而這可利用p1．0、p1．1和74hc164控制8個發(fā)光數(shù)碼管來進行顯示。

3二次儀表的軟件程序設計

3．1數(shù)據(jù)采集程序

進行ad采集時，可選擇aduc834的內部參考電壓（注意此時內部參考電壓是vref＝1．25v，所以adc通道輸入范圍都縮小一半），并通過寫寄存器ad0con的rn2、rn1和rn0來選擇不同的輸入范圍，同時通過寫寄存器ad0con的ch1、ch0來進行通道替換，以實現(xiàn)對兩個通道輸入電壓的ad采樣。其初始采集程序如下：

3．2用戶閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器的編程

aduc834的用戶閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器的容量為4kb，利用這些eeprom可以進行系統(tǒng)配置信息的存儲。具體程序如下：

4結論

本文所描述的二次儀表的軟硬件設計具有采集速度快、精度高、系統(tǒng)體積小的特點，特別適用于需要進行復雜運算且要求采集精度較高、體積較小的系統(tǒng)中。在實際的設計開發(fā)中，使用aduc834可在很大程度上縮短開發(fā)時間并降低成本。另外，筆者設計的這款二次儀表在實際應用中也取得了很好的使用效果。