第9章单片数据采集系统知识课件知识讲稿.ppt

第9章 单片数据采集系统ADuC8xx系列芯片原理与应用 ADuC8xx是Analog Devices公司生产的单片数据采集系统，芯片内部集成了与8051兼容的8位MCU内核，多通道高速高精度12/16/24位ADC，12位电压输出DAC，具有8/62/64 KB（Bytes）片内闪速电擦除程序存储器，640B /4kB片内闪速电擦除数据存储器， 256 /2304B片内数据RAM，16 MB外部数据地址空间，64 KB外部程序地址空间，工作频率最高可达20MHz，3个16位定时器计数器，911个中断源，2个优先级，32条可编程的I/O线，具有MCU支持的看门狗定时器、电源监视器以及ADC DMA功能，标准UART和SPI串行接口I/O，与I2C（400 kHz）兼容的2线串行I/O，以及PWM输出在竞赛中，采用ADuC8xx构成的最小控制系统，可获得事半功倍的效果 本章介绍了ADuC812、ADuC814、ADuC816、ADuC824、ADuC831/ ADuC832、ADuC834 /ADuC836、ADuC845/ ADuC846 / ADuC847系列芯片的主要技术性能与特点、芯片封装与引脚功能、内部结构、工作原理和应用电路，以及外围扩展电路设计。

9.1 8通道12位ADC/2个12位DAC单片数据采集系统ADuC812 9.1.1 ADuC812的主要技术性能与特点 ADuC812是Analog Devices公司生产的单片数据采集系统，芯片内包含有8通道200 kSPS 12位高精度ADC，2个12位电压输出DAC以及与8051兼容的8位MCU内核具有温度系数为100 X 10-6的片内电压基准、温度传感器具有8 KB（Bytes）片内闪速电擦除程序存储器，640 B片内闪速电擦除数据存储器， 256 B片内数据RAM，16 MB外部数据地址空间，64 KB外部程序地址空间具有与8051兼容的MCU内核，工作频率为12 MHz（最高可达16 MHz），3个16位定时器计数器，9个中断源，2个优先级，32条可编程的I/O线，端口3具有高电流驱动能力具有MCU支持的看门狗定时器、电源监视器以及ADC DMA功能，标准UART和SPI串行接口I/O，与I2C（400 kHz）兼容的2线串行I/O 工作电源电压为3V和5V，具有正常、空闲和低功耗模式温度范围为40 +85 9.1.3 ADuC812引脚功能和封装形式 ADuC812采用MQFP -52和 LFCSP -56封装，引脚封装形式如图9.1.2所示，引脚端功能如下：（a）MQFP -52封装（b） LFCSP -56封装图9.1.2 ADuC812引脚封装形式 DVDD为数字电源电压正端，输入电压为3V或+5 V。

AVDD为模拟电源电压正端，输入电压为3V或5V AGND为模拟地 DGND为数字地 CREF 为片内基准电压的去耦引脚端，在此引脚端连接一个0.1F的电容到AGND VREF 为基准电压输入输出此引脚端通过串联电阻连接至内部基准电压，是模数转换器的基准电压源内部基准电压为2.5 V此引脚端也可由外部基准电压驱动 P0.7P0.0（A0A7）为端口0，是一个8位漏极开路双向I/O端口写“1”到端口0，引脚浮置，为高阻抗输入状态在访问外部程序存储器和数据存储器时，端口0作为多路复用的地址低8位和数据总线 P1.0P1.7为端口1，是一个8位输入端口与其他端口不同，端口1默认状态为模拟输入端口配置端口1的任一个引脚端为数字输入，应写“0”到对应的端口位端口1是一个多功能的端口，还具有以下功能：模数转换器输入（ADC0ADC7）、定时器计数器2输入（T2、T2EX），SPI接口的从设选择输入（） ADC0ADC7为模数转换器的8个单端模拟输入端，利用ADCCON2 SFR进行通道选择 T2 为定时器2数字输入输入到定时器计数器2当定时器计数器2被使能时，在T2输入的“1”到“0”的跳变，使计数器2加1。

T2EX为数字输入计数器2的捕获重载触发端，输入用来控制计数器2进行/-计数 为SPI接口的从设选择输入 P2.0P2.7（A8A15）（A16A23）为端口2，是一个具有内部上拉电阻的双向端口写“1”到端口2，内部上拉到高电平，为输入状态当被外部下拉到低电平时，端口2将提供电流在访问外部24位外部数据存储器时，端口2发出24位外部数据存储器的中间地址（A8A15）和高端地址（A16A23） P3.0P3.7为端口3，是一个具有内部上拉电阻的双向端口写“1”到端口3，内部上拉到高电平，为输入状态当被外部下拉到低电平时，端口3将提供电流端口3是一个多功能的端口，还具有以下功能：RxD、TxD、 等 T0为定时器计数器0输入 T1为定时器计数器1输入 低电平有效，当外部转换启动功能被使能时，对于ADC模块，有效的低电平转换启动逻辑输入在此引脚端输入信号从低电平跳变为高电平，将把跟踪/保持进入其保持方式并启动转换 为写控制信号，逻辑输出把来自端口0的数据字节锁存到外部数据存储器 为读控制信号，逻辑输出使能外部数据存储器到端口0 SDATA为用户可选择为与兼容的I2C或SPI的数据输入输出引脚端。

SCLOCK为兼容的I2C或者SPI的串行接口时钟引脚端 MOSI 为SPI主设输出从设输入数据I/O引脚端 MISO为SPI主设输入从设输出数据I/O引脚端 DAC0 为DAC0电压输出 DAC1 为DAC1电压输出 RESET为数字输入当振荡器运行时，在此引脚端上，加上一个长达24个主时钟周期的高电平可使器件复位在这个引脚端必须加上外部电源导通复位（POR）电路 XTAL2为时钟振荡器的反相放大器输出 XTAL1输入到时钟振荡器的反相放大器和内部时钟发生器电路 为外部程序存储器使能控制信号，逻辑输出在外部取指操作期间内允许外部程序存储器数据送到总线除了在外部数据存储器访问期间，它每6个时钟周期有效在内部程序器执行期间，此引脚端保持高电平当上电或者复位时，通过电阻下拉到低电平，也可用来使能串行下载模式 ALE 地址锁存使能，逻辑输出在正常操作时，此输出信号用来锁存地址的低字节（和24位地址空间访问的页字节）到外部存储器除了在外部数据存储器访问时，它每6个振荡周期有效 为外部存储器访问使能，逻辑输入当此引脚端保持为高电平时，使能器件从地址为0000 H1FFFH的内部程序存储器获取指令代码。

当此引脚端保持为低电平时，使能器件从外部程序存储器获取所有指令代码 9.1.4 ADuC812的应用电路 ADuC812的典型应用电路如图9.1.3所示，图中ADM202是一个RS232接口芯片，ADM810是一个上电复位控制芯片ADuC812的UART串行接口是全双工的，通过ADM202 RS232收发器连接到9线D型连接器上，可以直接与PC机连接 ADuC812具有8 KB（Bytes）片内闪速电擦除程序存储器和下载/调试/编程功能，利用Analog Devices公司提供的QuickStart开发系统（QuickStart Development System，），不需要任何硬件仿真器就可以进行应用系统的开发 ADuC812采用与8051兼容的8位MCU内核，所有8051的应用程序都可以直接移植在利用QuickStart开发系统进行调试和下载程序时，需要利用一个1k的电阻将引脚端下拉到低电平对于已写入程序的应用系统，只需要断开连接在引脚端的下拉电阻，应用系统即可正常运行 图9.1.3 ADuC812的典型应用电路 9.5 8通道12位ADC/2个DAC64kB闪存单片数据采集系统ADuC831/ADuC832 9.5.1 ADuC831/ ADuC832的主要技术性能与特点 ADuC831/ ADuC832是Analog Devices公司生产的单片数据采集系统，芯片内包含有8通道247kSPS 12位ADC，2个12位电压输出DAC以及与8052兼容的8位MCU内核。

具有64kB（Bytes）片内闪速电擦除程序存储器（ADuC832为62kB），4kB片内闪速电擦除数据存储器， 2304B片内数据RAM具有与8052兼容的MCU内核，工作频率最高可达16MHz（ADuC831使用频率为116MHz外部晶振，ADuC832使用32kHz外部晶振，利用片内PLL电路产生MCU内核所需要的工作频率），3个16位定时器计数器，12个中断源，2个优先级，双数据指针，11位堆栈指针，32条可编程的I/O线，2路16位PWM（脉宽调制输出）输出具有MCU支持的看门狗定时器、片内电压基准、温度传感器、电源监视器以及ADC DMA功能，标准UART和SPI串行接口I/O，与I2C（400kHz）兼容的2线串行I/O 工作电源电压为3V和5V，具有正常、空闲和低功耗模式，低功耗模式电流消耗为20A温度范围为40+125 ADuC841/ADuC842/ADuC843与ADuC812/ADuC831/ADuC832引脚封装兼容，采用与8052兼容的MCU内核，工作频率最高可达20MHz，具有8通道420kSPS 12位ADC，其它功能与ADuC831/ADuC832基本相同。

9.5.2 ADuC831/ ADuC832的内部结构 ADuC831/ADuC832的内部结构方框图如图9.5.1所示，ADuC832内部具有PLL电路图9.5.1 ADuC831/ ADuC832的内部结构方框图 9.5.3 ADuC831/ ADuC832引脚功能和封装形式 ADuC831/ADuC832采用PQFP-52和CSP-56封装，引脚封装形式如图9.5.2所示，引脚端PWMC为PWM时钟输入引脚端PWM0为PWM0电压输出，PWM输出能够被配置使用引脚端P2.6，P2.7，P3.4，P3.3引脚端PWM1为PWM1电压输出 ，更多的信息见CFG831寄存器其它引脚端功能见ADuC812部分a）PQFP -52封装（b） CSP -56封装图9.5.2 ADuC831引脚封装形式 9.5.4 ADuC831/ADuC832的应用电路 ADuC831/ADuC832的典型应用电路如图9.5.3所示，图中ADM202是一个RS232接口芯片，ADM810是一个上电复位控制芯片ADuC831/ADuC832的UART串行接口是全双工的，通过ADM202 RS232收发器连接到9线D型连接器上，可以直接与PC机连接。

ADuC831/ADuC832具有64kB/62kB（Bytes）片内闪速电擦除程序存储器和下载/调试/编程功能，利用Analog Devices公司提供的QuickStart开发系统（QuickStart Development System，），不需要任何硬件仿真器就可以进行应用系统的开发 ADuC831/ADuC832采用与8052兼容的8位MCU内核，所有8052的应用程序都可以直接移植在利用QuickStart开发系统进行调试和下载程序时，需要利用一个1k的电阻将引脚端 下拉到低电平对于已写入程序的应用系统，只需要断开连接在引脚端 的下拉电阻，应用系统即可正常运行ADuC831 ADuC832图9.5.3 ADuC831/ ADuC832的典型应用电路 9.7 10通道24位/16位ADC/12位DAC 62kB闪存单片数据采集系统ADuC845/ADuC847/ADuC848 9.7.1 ADuC845/ ADuC847/ ADuC848的主要技术性能与特点 ADuC845/ADuC847/ADuC848是Analog Devices公司生产的单片数据采集系统，芯片内包含有10通道一24位/16位ADC（ADuC845有2个独立的24位ADC，ADuC847有1个24位ADC，ADuC848。