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摘 要：介紹了一種利用ADuC834單片機設計的智能二次儀表，給出了該儀表的硬件和軟件設計方法，同時簡要地介紹了ADuC834的應用方法。
關鍵詞：ADuC834；二次儀表；智能儀器
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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)鎖相環(huán)（PLL）以產(chǎn)生內(nèi)部所需要的工作頻率，它的微控制器內(nèi)核與8051兼容。片內(nèi)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(nèi)還提供了62kB閃速／電擦除程序存儲器以及2304字節(jié)的片內(nèi)RAM。
ADuC834本身能提供程序串行下載，所以可以直接下載調(diào)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(diào)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(nèi)部參考電壓（注意此時內(nèi)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。
參考文獻
1．ADuC834．PDF．http：／／www．a(chǎn)nalog．com
2．伍萍輝．一種基于ADuc812單片機的數(shù)據(jù)采集器．電測與儀表，2002（1）
3．劉書明，等．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片ADuC812原理與應用．西安電子科技大學出版社，2000
摘自《國外電子元器件》
