新型單片機ADμC812在存儲測試系統中的應用
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1 引言
ADμC812是美國ADI(Analog Devicelnc)公司生產的高性能單片機，是全集成的12位數據采集系統。它在芯片內集成了高性能的自校準多通道ADC(8通道12位高精度)、2個12位DAC以及可編程的8位MCU(與8051兼容)。片內有8kB的閃速／電擦除程序存儲器和在線下載／調試／編程的功能、640B的閃速／電擦除數據存儲器、256B片內數據存儲器以及與8051兼容的內核。另外MCU支持的功能包括看門狗定時器、電源監視器以及ADCDMA功能。同時為多處理器接口和I／O擴展提供了32條可編程的I／O線、與12C兼容的串行口、SPI串行接口和標準UART串行接口。MCU內核和模擬轉換器均有正常、空閑和掉電工作模式，在工業溫度范圍內器件可在3V和5V兩種電壓下工作，提供了適合于低功耗應用的靈活的電源管理方案。
2 系統的結構和主要特點
ADμC812單片機的結構框圖如圖1所示，主要特點如下：
(1)具有高速(200kSPS)8通道12位高精度的ADC，片內40 × 10-6／℃電壓基準，片內集成溫度傳感器。ADμC812單片機的ADC有三種工作模式：用軟件或通過把轉換信號加至外部引腳CONVST可以執行單步或連續轉換模式；用定時器T2產生A／D轉換的觸發信號執行單步或連續轉換模式：配置ADC工作在DMA模式。在DMA模式，ADC連續采樣并把采樣結果自動寫到預定的外部RAM空間，而不需要來自MCU核的任何干預。這種模式可以實現200kSPS高速A／D轉換，DMA模式尤其適用于要求高速采樣數據流的存儲測試系統。
(2)DPP數據頁指針可以訪問最大為16MB的大容量外部數據存儲器。ADμC812具有擴展64kB的程序存儲器和16MB的數據存儲器。圖2為擴展16MB數據存儲器的接口電路。PO作為分時復用的地址／數據總線，它先送出數據指針的低位字節(DPL)作為低位地址， 由ALE鎖存到低位地址鎖存器，然后給出數據(寫操作時)或變為高阻態(讀操作時)， 由SRAM把數據加載到數據總線。P2口在PO口送出數據指針的低位字節的同時，它送出數據指針頁字節(DPP)，并由ALE鎖存到高位地址鎖存器，然后給出數據指針的高位字節(DPH)作為中位地址。當P2口沒有外接鎖存器時，DPP被忽略，ADμC812同8051一樣訪問外部64kB數據存儲器。
(3) ADμC812可以工作在低電壓、低功耗的省電模式。它町以在3V或5V電壓下工作，具有正常、空閑和掉電模式。通過軟件可以控制芯片從正常模式切換到空閑模式，也可以切換到掉電(關閉)模式。在空閑模式下，振蕩器繼續工作，但不與芯片內核接通，芯片上外設可接收時鐘信號并處于激活狀態。在掉電模式，振蕩器停止工作，所有片上外設被關閉，芯片在接收到硬件復位信號或重新卜電時，將從掉電模式恢復到正常工作模式。在掉電模式下，ADμC812消耗的總電流約為5gA。
3 在存儲測試系統中的應用
由于ADμC812單片機具有高速高精度ADC轉換、靈活的電源管理方案和可訪問大容量外部數據存儲器等性能， 所以在存儲測試系統設計中，ADμC812單片機為首選。圖3為井下油氣壓力存儲測試系統功能圖。該系統由主機模塊、電源模塊、電源監測模塊、數據采集模塊、數據傳輸模塊和數據處理分析模塊組成。主機模塊為系統核心部分，它由ADμC812單片機、復位電路、時鐘振蕩電路、地址鎖存器和外部RAM芯片組組成。電源模塊是由升壓電路、穩壓電路和反饋電路組成。鋰電池組向電源模塊輸入7．2V電壓，電源模塊向數據采集模塊輸出+12V電壓和向整個系統提供+5V穩定的工作電壓。電源監測模塊由監測電路和指示電路組成，它不時地監測電源的輸出，當低于正常范圍時，及時通知單片機保存有關數據，關閉有關端口，發出電源低的指示，系統進入掉電工作模式。數據采集模塊由量程為0～100MPa的壓力傳感器、校正電路和信號運算放大器組成，完成數據的采集、放大功能。數據傳輸模塊由專用的PC232接口轉換電路組成，這是單片機與微機數據傳輸的通道。數據處理分析模塊具有數據過濾功能、數據比較功能、圖表顯示功能、圖表編輯功能、圖表打印功能和自動生成測試報告功能。
在該存儲測試系統中，觸發點的選擇是關鍵點，也是系統的技術難點。深井油氣壓力的測試要求測試系統必須在穿甲彈引爆的瞬間能準確地跟蹤油氣壓力的變化，并實時地記錄下該時段的壓力變化。觸發點過早地啟動， 由于受到存儲空間的制約，勢必丟失一部分實用數據：觸發點啟動滯后，必將丟失引爆瞬間重要的油氣壓力峰值，導致測試失敗。所以說，在存儲測試系統中觸發點的控制尤為重要(限于篇幅，不詳述)。ADCm812單片機在采樣時工作在DMA模式。
4 結束語
在研制井下油氣壓力存儲測試系統的過程中，對單片機的選型查閱了大量的中、英文資料，最終選定ADmC812作為該系統的單片機，它不僅封裝體積小，而且測試系統所需的高性能硬件和功能幾乎都集成在片內，經使用系統穩定、可靠。
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