微电子0803—温长珍—开放实验报告

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1、西安邮电学院开放性实验报告----基于F330的差分电容检测系统班级：微电子0803姓名：温长珍一．前言电容传感器广泛的应用于多种检测系统中，用以测量诸如液位、压力、位移、加速度等物理量，但目前大部分电容测量方法集成化水平低、精度低，因而对电容特别是对微小电容的精确测量始终是一个很重要的课题。在某些场合，传感电容的变化量往往仅有几个皮法大小，这就对电容测量电路提出了更高的要求。目前用于解决测量微小电容的方法主要有电荷转移法和交流法，这两种电路的基本测量原理是通过激励信号连续对电容充放电，形成与被测电容成比例的电流或电压信号，从而

2、测量出被测电容值。它们的共同缺点是脉动噪声大，需使用滤波器及考虑相位补偿，电路结构相对复杂，成本也较高。本次试验将利用AD7745C-digital芯片设计微小电容检测电路，将电容信号转换成数字信号上传到F330单片机，然后输出示波器上。从而实现对微小电容或微小电容差的检测。二．设计目标利用电容电压转换芯片和单片机实现数字式电容电压转换电路的功能，实现对微小电容或微小电容差的检测。三．设计内容利用AD7745C-digital芯片设计微小电容检测电路，其中AD7745与单片机C8051F330进行连接，F330做主机，AD774

3、5做从机，AD7745与F330之间通过I2C总线协议进行连接，将AD7745的输出信号送至F330，并利用单片机内部自带的数模转换功能将数字信号转换为模拟电压信号进行最后的输出，从而实现对微小电容或微小电容差的检测。系统主要包括电源模块、电容转换模块、信号放大模块。其中电源模块主要是将15V的直流电压转换为3.3V来给F330和AD7745供电，电容转换模块是将电容信号转换成相应的数字信号，F330从AD7745中读出此数字信号之后经过相应的处理再输出。而信号放大模块是将F330的输出信号加以放大，从而能够更好的在示波器上显示

4、出来。主要芯片介绍（只介绍本次试验使用到的部分）1、F3301.1存储系统C8051F330/1器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU。CIP-51有标准8051的程序和数据地址配置。它包括256字节的数据RAM，其中高128字节为双映射。用间接寻址访问通用RAM的高128字节，用直接寻址访问128字节的SFR地址空间。数据RAM的低128字节可用直接或间接寻址方式访问。前32个字节为4个通用寄存器区，接下来的16字节既可以按字节寻址也可以按位寻址。程序存储器包含8KB的FLASH。该存储器以512字节为一个扇区，可以在系统编

5、程，且不需特别的编程电压。1.2指令系统CIP-51采用流水线结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。在一个标准的8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。而对于CIP-51内核，70%的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期，只有4条指令的执行时间大于4个系统时钟周期。CIP-51工作在最大系统时钟频率25MHz时，它的峰值速度达到25MIPS。1.3片内调试电路C8051F330/1器件具有片内SiliconLabs2线（C2）接口调试电路，支持

6、使用安装在最终应用系统中的产品器件进行非侵入式、全速的在系统调试。SiliconLabs的调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点和单步执行。不需要额外的目标RAM、程序存储器、定时器或通信通道。在调试时所有的模拟和数字外设都正常工作。当MCU单步执行或遇到断点而停止运行时，所有的外设（ADC和SMBus除外）都停止运行，以保持与指令执行同步。1.4I/O接口C8051F330有17个I/O引脚（两个8位口和一个1位口）。C8051F330/1端口的工作情况与标准8051相似，但有一些改进。每个端口引脚都可以被配置为模拟输

7、入或数字I/O。被选择作为数字I/O的引脚还可以被配置为推挽或漏极开路输出。在标准8051中固定的“弱上拉”可以被总体禁止，这为低功耗应用提供了进一步节电的能力。数字交叉开关允许将内部数字系统资源映射到端口I/O引脚。可通过设置交叉开关控制寄存器将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、比较器输出以及微控制器内部的其它数字信号配置为出现在端口I/O引脚。这一特性允许用户根据自己的特定应用选择通用端口I/O和所需数字资源的组合。1.5串行端口C8051F330/1系列MCU内部有一个SMBus/I2C接口、一个具有增强型波特率配

8、置的全双工UART和一个增强型SPI接口。每种串行总线都完全用硬件实现，都能向CIP-51产生中断，因此需要很少的CPU干预。1.610位电流输出DACC8051F330内部有一个10位电流方式数/模转换器（IDA0）。IDA0的最大输出电流可以有三种不同的设置