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1、第23卷第2期湖北工业大学学报2008年4月Vol.23No.2JournalofHubeiUniversityofTechnologyApr.2008[文章编号]1003-4684(2008)0220020203基于PIC单片机低功耗数据采集系统的设计熊才高(湖北工业大学商贸学院,湖北武汉430079)[摘要]介绍了工业上温度、压力数据采集的低功耗系统设计.温度信号转换采用AD7416温度传感器,压力信号转换采用16位的A/D转换器AD7705;采集的数据可以存储在存储器内,系统采集数据的时间间隔可以设置,在数据采集间隔期间系统进入极低功耗状态.最后探讨
2、了PIC单片机低功耗系统的设计方法.[关键词]PIC16F876单片机;AD7416;A/D转换;低功耗[中图分类号]TP339[文献标识码]:A20世纪90年代以来,随着集成电路制造工艺间为24h.每次系统数据采样结束后自动进入掉电的提高,降低功耗已成为超大规模集成电路应用设状态直到下一次采样开始,这种设计确保在电池供计中的一个主要考虑因素.功耗的增加会带来一系电系统的功耗最低.系统从低功耗状态变为工作状列问题,如电路参数漂移、可靠性下降、电池供电系态主要是由PCF8583定时器来完成.统连续工作时间减少等.因此,系统的功耗在整个系统设计中显得十分重要.
3、本文介绍的工业数据采集系统,是采用Microchip公司的PIC16F876单片机[1,2]为微控制器的高性能、低功耗的单片机系统.1PIC单片机低功耗数据采集系统的图1系统原理框图组成及工作原理系统的核心部分是温度和压力数据的转换.压1.1系统构成力信号转换采用美国AD公司新推出的16位Σ-PIC单片机低功耗数据采集系统主要由压力传ΔA/D转换器.器件能直接将传感器测量到的多路感器、功放、温度传感器、高精度A/D转换器、PIC微小信号进行A/D转换,具有高分辨率、宽动态范单片机、数据存储器、定时控制器、通信接口以及电围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压
4、低功耗等源控制等几个主要部分组成(图1).其中压力传感特点,非常适合应用在仪表测量、工业控制等领器使用美国NOVA公司的耐高温、重复性、线形误[3]域.A/D转换器必须注意保证基准电压1.225V差小的系列传感器,保证系统的测试精度.温度转换电路的稳定可靠,经过大量试验证明AD公司的工使用AD公司的高精度数字式温度传感器业级电压基准源AD589JH可以保证稳定可靠工AD7416;压力信号转换采用AD公司AD7705转换作.压力信号A/D转换部分原理图如图2所示.器;电源管理采用MAXIM公司MAXIM883电源温度信号转换采用AD公司的10位数字式温芯片.
5、度传感器AD7416.AD7416是装在一个芯片中的完1.2系统工作原理整的温度采样和监视的系统.它包含一个带间隙温系统的工作原理:首先通过PC机软件与数据度传感器和一个用来监视并将温度的高低数字化的采集系统进行通信设置.设置好每个工作区间的采10位A/D转换器,精度可达0.25℃.AD7416的宽样时间间隔和采样点数.系统设置了14个工作区电源电压范围(2.2V～5.5V)低电源电流(典型为间,每个工作区间采样间隔最小时间为1s,最长时[收稿日期]2007-12-01[作者简介]熊才高(1970-),男,湖北鄂州人,湖北工业大学商贸学院高级工程师,工程硕
6、士,研究方向:电子技术及自动化.©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第23卷第2期熊才高基于PIC单片机低功耗数据采集系统的设计210.35MA)和IIC兼容的接口,使得它对多种应用是为使系统工作的功耗最低必须正确设置单片机理想的,包括工业现场的应用.AD7416可测量的温的配置、工作方式以及系统AD转换等外围器件的[4]度范围是-55℃至+125℃.AD7416有自动掉电工作方式.有许多技术可以降低系统的功
7、耗,最常特性因而有很好的功耗性能.在较慢的通过率情况用的是Sleep模式.程序执行一条SLEEP指令,便下,器件可被编程在低功耗掉电方式下工作,这样可进入了休眠(Sleep)模式.在Sleep模式下,晶振停止以进一步节省器件的功耗.振荡,而此时Microchip的PIC16F876单片机在3V电源条件下,只有1μA的待机电流.系统工作时,单片机可以采用看门狗或外部事件周期性地唤醒单片机,利用电子开关为系统提供电源,以减少系统待机功耗,延长电池使用时间.单片机的工作频率和功耗的关系也很大,频率越高,功耗越大.在采用32kHz晶振、3V工作电压时,PIC16系
8、列单片机的典型工作电流只有15μA;而采用4MHz晶图2AD770
