基于C8051F060的高可靠性数据采集系统的研制.pdf

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1、自动化技术与应用》20l0年第29卷第2期经验交流TochnicaICommunications基于(38051F060的高可靠性数据采集系统的研制李纯，阴科。湛华海(中国空气动力研究与发展中心设计所，四川绵阳621000)摘要：本文介绍了一种基于C8051F060单片机的传感器数据采集系统，阐述了系统基本构成以及工作原理。主要从硬件设计和软件设计方面，对系统进行可靠性研究，从根本上提高了系统整体可靠性。关键词：C8051F060；光电隔离；可靠性设计中图分类号：TP274．2文献标识码：B文章编号：10037241(2010)02—0114—03TheResearc

2、hofaDataAcquisitionSystemofHighReliabilityBasedonC8051F060LIChun，YINKe，ZHANHua-hai(ChinaAerodynamicsResearch&DevelopmentCenter,Mianyang621000China)Abstract：InthispaperasensordataacquisitionsystembasedontheC8051F060isdesignedandthebasicstructureofthesystemanditstheoryisexpounded．Forrelia

3、bilityconsideration，thehardwareandsoftwareofthesystemisimproved，Keywords：C8051F060；photoelectricisolation；Reliabilitydesign1引言IO口，其基本性能如下：在工控场合，往往存在强电、电磁等干扰因素，可(1)高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内能会产生瞬间浪涌电压和尖峰电流，对单片机正常工作核(可达25MIPS)造成影响，甚至出现掉电、死循环等问题。如果在现场(2)局域网(CAN2．OB)控制器，具有32个消息对数据采集系统中出现问题，将直接

4、影响系统采集数据的象，每个消息对象有其自己的标识掩码正确性，甚至可能引发一系列误操作，导致现场事故发(3)全速、非侵入式的在线系统调试接口(片内)生。因此，在工控场合使用高可靠性数据采集系统显得(4)64KB可在系统编程的FLASHROM，256字尤为重要。本文介绍了应用C805lF060高性能单片机节RAM，4K字节XRAM开发的数据采集系统的实例，主要讨论提高系统可靠性(5)可寻址64KB地址空间的外部数据存储器接口的设计和实现方法。(6)硬件实现的SPI、SMBus、I2C和两个UART串行接口2系统的基本构成(7)片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器C8

5、051F060芯片[1】[。由Cygnal公司生产的，集成有使用高集成度芯片C8051F060作为核心器件，减少高速、流水线结构的ClP一51内核，具有内置RAM，芯了外围器件，进而降低了系统硬件设计的复杂性。基本片自身带有CAN总线控制器，59个I／O口，在进行数据传输时可以直接利用单片机现成的CAN总线接口和结构包括传感器信号输入、数字信号输出、复位电路、键盘及显示和CAN收发器TJA1040等，其结构框图如图1所示。收稿日期：2009—09—04经验交流《自动化技术与应用》2010年第29卷第2期TechnicaIGommunfcations电源监控电路，电路监

6、控如图2所示。该电路具有看门狗(WDT)定时器，自动和手动复位功能以及电压门限监测功能。。霉量蚕。正常工作时，单片机不断给CAT1023芯片WDI端口发送脉冲信号，当单片机死机后，不能正常发送脉冲信号，这样，CAT1023芯片就会产生一个复位信号，强制复位电源芯片REG113，单片机重启动。另外，CAT1023芯片的复位门限电压为4．75V，当系统供电电压低于4．75V时，CAT1023芯片也会通过复位信号控制单片机重启动。3．3数据传输系统中采用C805lF060芯片自带的CAN总线进行传输，CAN总线采用非破坏性总线仲裁技术，优先级发送，可以大大节省总线冲突仲裁时

7、间，在重负荷下性能良好；采用短帧结构进行数据传输，传输时间短，受干扰的概率低，而且每帧信息都有CRC等校验措施，保证数据传输的高正确率；一旦有节点严重错误时，错误节点自动关闭，使总线上其它节点不受影响【3】【引。同时，通过CAN总线传输的是数字信号，在数据传输过程中使用屏蔽线缆作为传输介质，使数据在传输过程中收到外界干扰的概率大大降低，从而提高数据传输的正确率。3．4输出驱动电路系统通过数据检测、分析、判断后，向现场操作平台输出数据和控制信号。此过程中需要通过线缆与操作平台连接，可能会受外界因素干扰，引起数据传输错误等现象，从而因产生的错误信息导致现