基于C8051F020的等精度测量频率

基于C8051F020单片机的高精度测频计数和计时模块设计冯宴铭;陆小龙;赵世平
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2014()4
【摘要】提出了一种集测频、计数和计时功能为一体的高精度测量模块的设计方案。

利用C8051F020单片机内部计数器和可编程计数器阵列(PCA),实现测频、计时和计数的功能要求。

详细阐述了系统硬件和软件的设计,并将该模块应用于流量
校验台的测量系统中。

测量结果表明,该模块满足测量要求,具有高精度、高集成度、低成本、低功耗的优点。

【总页数】4页(P72-75)
【关键词】等精度;可编程计数器阵列;C8051F020
【作者】冯宴铭;陆小龙;赵世平
【作者单位】四川大学制造科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH724
【相关文献】
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3.基于MSP430单片机的高精度测频模块设计 [J], 贺虎;王万顺;田冬成;孙建会;熊成林
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5.基于FLEX10K的虚拟高智能测频计数与计时仪集成 [J], 宋跃;罗高作;周明辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

C8051F020片上系统实现多倍周期测量频率的方法
张宇翔
【期刊名称】《气象水文海洋仪器》
【年(卷),期】2013(030)003
【摘要】频率测量广泛应用于各种领域.一种基于C8051F020片上系统的多倍周期频率测量法可以实现低成本、高精度频率测量,文章介绍了这种测量方法的硬件电路和程序软件及其具体的测量方法.
【总页数】3页(P64-66)
【作者】张宇翔
【作者单位】南京农业大学工学院,南京210031
【正文语种】中文
【中图分类】TN402
【相关文献】
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基于C8051F020的高精度超声波测距系统设计0 引言超声波是由压电陶瓷的压电效应产生，这种压电陶瓷传感器有2 块压电晶片和一块共振板，当给它的两极加频率等于晶片固有频率的脉冲信号时，压电晶片就会发生共振，并带动共振板振动，从而产生超声波。

它的频率高于20 kHz，具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能的优点，且对色彩，光照度，电磁场不敏感，不易受干扰。

超声波测距技术是基于无目视能力的生物(蝙蝠等)防御及捕捉猎物生存的原理，利用超声波在空气媒介中传播，碰到障碍物反射回来的时间间隔长短及被反射波的强弱判断障碍物的性质和位置的方法。

它是一种非接触式检测方式，它不受光照度、电磁场、被测物色彩等因素的影响，信息处理简单，速度快，成本低。

本文采用单片机模控制超声波模块发射接收，并结合温湿度补偿电路，实现高精度的四周距离检测。

1 整体方案设计方案的主要任务是实现控制电路对四周的精确测距。

通过MCU 端口产生40 kHz 的方波信号，发送至HC-SR04 超声波测距模块的发射引脚，发射后定时器T1 计数，并等待接收引脚电平变低，将定时器T1 关闭，读出定时器的寄存器中的值，结合温湿度电路的采集的信号转化出实时的声速和频率，利用公式：L=TV／2 式中：L 为距离；T 为定时器的计数值；V 为相应环境下的声音在空气中在空气中传播的速度。

2 硬件电路设计2．1 硬件总体设计整个系统主要由单片机控制电路，超声波测距模块，温度采集电路，湿度采集电路，LCD 显示器和电源电路组成。

其中单片机控制电路是用于控制超声波产生和转化外部采集数据；温度采集电路是用于采集当前外部温度，得出当前声速；湿度采集电路是用于采集当前外部湿度得出当前频率；LCD 显示器是用于实时显示环境温度，湿度及电路所测四周的距离。

电源电路是用于为系统各个模块提供稳定的电源，保证各部分正常工作。

系统总体电路设计如图。

基于C8051F020单片机的加热炉温度测控系统的研发毕业设计（论文）基于C8051F020单片机的加热炉温度测控系统的研发系别自动化工程系专业名称测控技术与仪器班级学号5060824学生姓名李威指导教师金伟2010年06月15日基于C8051F020单片机的加热炉测控系统的研发摘要本课题对工业对象中主要的被控参数电阻炉炉温进行研究，设计了下位机硬件电路、软件程序和上位机软件程序。

硬件电路主要以C8051F020单片机为核心，并且由ADC0809、HD7279a和max232等芯片构成。

以C8051F020单片机为主体，构成一个能进行较复杂的数据处理和较复杂控制功能的智能控制器。

单片机根据输入的各种命令，进行智能计算得到控制值，输出脉冲触发信号，经过保护电路控制双向可控硅的导通角，从而控制电阻炉的加热时间。

软件程序采用两重中断嵌套方式，效率较高。

因为单片机内存有限提出了一种常规控制的方法，即调节K p、K i、K d三个参数，来实现控制。

电阻炉炉温的变化系统为二阶惯性纯滞后大惯性系统，最后分别利用PID算法及模糊控制通过MATLAB进行计算机温度控制仿真，得到了较理想的控制效果。

同时利用串口实现与PC机的通信，用vc编写上位机界面，PC机作为上位机进行较复杂算法的选择和控制。

关键词：单片机，温度控制，PID调节，matlab仿真The Research of C8051F020 SCM Based on The Heating FurnaceControl System DevelopmentAuthor：Li WeiTutor：Jin WeiAbstractThis subject mainly for industrial object of resistance furnace temperature control parameters were studied, and the design of hardware circuit and software program and PC software program. The hardware circuit consists mainly of C8051F020 SCM as the core and ADC0809 7279: max232, etc. To C8051F020 SCM chip as the main body, can form a complex data processing and complex function of intelligent controller. According to the input of various orders chip, intelligent calculated, the output pulse triggering signal components, after protecting circuit control bidirectional thyristor conduction angles, which controls the heating time resistance furnace. Software interrupt nested manner by two, higher efficiency. Because of limited memory chip is proposed, i.e. normal control method of K p mohan, adjust K i, three parameters K d, come to control. The resistance furnace temperature change system for second inertia pure inertial system, finally lag big respectively using PID algorithm and fuzzy control by MATLAB simulation of temperature control, computer got better control effect. While using the serial communication with the PC, written by vc computer interface, PC as PC for complex algorithm of choice and control.Keywords: SCM, temperature control, PID, matlab simulation目录1 绪论 (1)1.1研究背景和研究意义 (1)1.2所要解决的主要问题 (1)1.3研究方法和创新之处 (2)1.4电加热炉的国内外发展现状 (2)1.4.1 定值开关控温法 (3)1.4.2 PID线性控温法 (4)1.4.3 智能温度控制法 (4)1.5系统总体设计方案 (4)1.5.1 系统性能要求及特点 (5)1.5.2 系统硬件方案分析 (6)1.5.3 系统软件方案分析 (7)2 硬件设计 (8)2.1系统硬件总体结构 (8)2.2主控模块的器件选型及设计 (9)2.2.1 单片机的选用 (9)2.2.2 C8051F020片上系统单片机片内资源介绍 (10)2.2.3 系统实验板 (13)2.2.4 复位电路的可靠性设计 (14)2.2.5 晶振电路的设计 (15)2.2.6 串口驱动电路的设计 (16)2.2.7 A/D转换电路设计 (18)2.2.8 过零检测电路的设计 (19)2.2.9 PWM输出电路的设计 (20)2.2.10 键盘及显示电路的设计 (22)3 系统控制算法研究 (25)3.1加热炉的数学建模 (25)3.2PID控制原理 (26)3.2.1 数字PID控制算法 (27)3.2.2 增量式PID仿真结果 (28)3.3模糊自适应PID算法 (29)3.3.1 模糊自适应PID的特点 (29)3.3.2 模糊自适应PID的结构 (30)3.3.3 模糊自适应PID的控制结构原理 (31)3.4加热炉温度的模糊自适应PID控制器的设计 (31)3.4.1 温度值模糊自适应PID的模糊化 (31)3.4.2 模糊自适应PID的模糊规则及推理算法 (32)3.4.3 模糊自适应PID控制器的解模糊化 (33)4 炉温测控系统上位机软件实现技术 (36)4.1M ATLAB软件与VC软件通信的实现 (36)4.2可视化上位机监控界面的实现 (37)总结与展望 (38)5.1总结 (38)5.2展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (43)附录A：英文文献 (43)附录B：中文译文 (46)1 绪论1.1 研究背景和研究意义随着世界各国经济的快速发展，对能源的消耗与日俱增，怎样降低功耗提高经济效益，已经成为世界人们所关注的问题。

目 录说明 (3)MT020学习开发板/MT-UDA仿真器说明 (4)一 C8051F020/120单片机学习开发板（MT020）简介 (5)1.1 MT020单片机学习开发板特色 (5)1.2 MT020与国内同类产品比较 (5)1.3 MT020与同类产品实物图比较 (7)二 电路原理图 (8)2.1 MT020电路原理图 (8)2.2 MT020学习开发板TopLayer图 (13)三 快速运行第一个程序 (15)3.1 Keil C51 的安装 (15)3.1.1 系统要求 (15)3.1.2 软件的安装 (15)3.2 MT-UDA调试仿真器驱动程序的安装 (17)3.3 μVision2 集成开发环境 (18)3.3.1 μVision2 集成工具 (18)3.3.2 菜单栏命令、工具栏和快捷方式 (18)3.4 Keil C51使用及与仿真器连调 (23)3.4.1 创建第一个Keil C51 应用程序 (23)3.4.2 程序文件的编译、链接 (29)3.4.3 程序调试 (32)四 MT020学习开发板基础实验 (37)4．1 I/O口控制实验(蜂鸣器驱动实验) (37)4．2 精确延时程序实现 (38)4．3 数码管显示实验 (39)4．4 键盘扫描实验 (40)4．5 中断按键实验 (41)4．6 软件模拟I2C总线实验（EEPROM AT24C01） (42)4．7 利用SMBUS实现基于I2C器件操作实验（读写EEPROM AT24C01） (43)4．8 字符型液晶1602显示实验 (44)4．9 图型液晶12864显示实验 (45)4．10 串口通信实验 (46)4．11 数字温度传感器DS18B20实验 (47)4．12 ADC0片上温度采集实验 (48)4．13 ADC0电压采集实验 (49)4．14 DAC0输出正弦实验 (50)4．15 DAC0输出DTMF信号实验 (51)4．16 比较器（CP）实验 (52)4．17 硬件SPI接口控制跑马灯实验 (53)4．18 用PCA硬件单元实现PWM实验 (54)4．19 用PCA硬件单元实现边沿捕捉实验 (55)4．20 红外数据收发实验 (56)说 明本电子文档是MT020学习开发板实验手册，本文档为作者劳动成果，未经作者同意，请忽用于商业目的。

基于C8051F020单片机的实时测控装置设计
摘要：为了实现某型电子装备研制中对于时序控制和多路数据采集的实时性要求，设计了一种基于C8051F020单片机的实时测控装置。

采用多单片机系统实现了多路模数混合信号的实时采集，完成复杂的时序控制，准确地输出各种控制信号。

将采集的数据进行综合分析计算，利用硬件逻辑判决电路对单片机的计算结果和传感器的参考信号进行优先级判断，最终输出系统所需的触发信号。

该装置采用多个单片机和功能模块，构建了多数入多输出的数据采集和控制系统，利用RS 485协议实现多机串行通信，完成了系统预定功能。

 关键词：C8051F020;测控装置;数据采集;时序控制
 0 引言
 C8051Fxxx单片机是美国Silabs公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051指令集完全兼容的CIP-51内核。

在项目研制中采用
C8051F020单片机，对于熟悉掌握51单片机的技术人员来说，在硬件设计及软件编程上大大提高了研制效率和装备可维护性。

测控装置是某型电子装备的实时控制装置，是整个系统最重要的组成部分之一，是系统运行过程中的指挥控制中心。

该装置通过构建多单片机系统，实现了复杂时序的实时控制以及多路数据采集，可以提供系统正常工作所需的多路输出控制信号;通过硬件设计和软件编程实现了单片机与单片机、单片机与上位机之间的实时通信，各子系统之间的效据交换和复杂逻辑关系的处理，系统在规定时间可靠输出多路控制信号等功能。

 1 测控装置的硬件设计
 1.1 总体设计。

基于C8051F020的多路无线温度采集系统的设计方案随着科技的不断进步，在多数领域中有线连接的方式已经不能满足科技高速开展的要求，无线通信正进入到我们生活中的各个领域，它与有线连接方式相比，具有携带方便、使用灵活、不必考虑走线等优点。

在无线报警、工业数据采集、遥控、遥测射频IC 卡、手持PDA、无线图像传输、不停车收费、无线抄表等各个方面有着极其广泛的应用。

本文所介绍的测温系统也是无线通讯系统的应用之一。

它以SOC单片机C8051F020为中央控制器，以CC1000为无线传送模块和温度测量电路构成了多路无线温度采集系统。

将8路的温度数据进展采集，通过无线方式送给主机C8051F020进展处理。

调制解调由CC1000完成，系统采用频移键控调制〔FSK〕，载波频率为433MHz，带宽64kHz，数据采用差分曼彻斯特编码发送，空中发送数据速率可以根据需要设置。

在发送时控制器C8051F020单片机从用户接口接收采集命令，进展8路温度信号的采集，并将采集到的温度数据进展打包转换成数据帧传送给CC1000，控制CC1000进展数据发送。

在接收时，控制器C8051F020接收从CC1000传送过来的温度数据，进展简单处理后把这些数据传送给上位机进展详细的分析处理。

1 无线收发模块本设计的无线收发模块采用了ChipconComponent公司的高性能RF收发芯片CC1000，它是一种单片高频无线收发IC，电流损耗低，通信速率可调，最高可达72.8kbit/s，接收灵敏度为-109dB.m，发射信号功率在-20～10dB.m内可调，设计时电路简单，所用的外围器件较少，编码简单，改变电路和器件参数可以使其工作的频率范围在300～1000MHz内变化。

同时该器件内部集成了发射功率放大器、FSK调制/解调、低噪声接收放大器、混频器、压控振荡器、鉴相器等电路，是一款集成度极高的芯片，可直接与单片机进展通信。

该IC极适合嵌入到各种低功耗要求较高的测量或控制系统中，我们在该系统中选那么433MHz的频段。

基于C8051F020的车辆散热系统参数测试电路研究车辆的系统散热性是衡量其先进性的一个重要标记，由于车辆的各个部件和系统都存在一个最佳的工作温度区间，在此温度范围内零部件的各项性能指标才干得以保证。

目前，我国车辆系统的研制已进入自行研制、自主创新的进展阶段，因为缺乏实车实验测试条件，加上车辆工作环境的复杂性，导致有效的实车实验数据严峻缺乏，实验周期长，数据可复现性差，无法向工程设计部门提供精确有效的实车实验数据，严峻影响车辆总体技术的进一步进展。

因此，本文着重于在不转变车辆现有结构和性能的前提下，采纳控制系统、技术、数据存储技术、实时时钟技术，研制一套能实时检测和记录车辆散热系统动态参数的。

2 系统总体构架设计
该散热系统参数测试电路由上位微型计算机和下位单片机控制系统组成。

图1是车辆散热系统参数测点暗示图。

该车辆散热系统参数测试电路的主要功能和技术指标为：(1)能够同时对温度、压力、流量共计11路数据举行检测；(2)利用从机白带的10位A／D转换器举行数模转换，满足系统辨别率的要求，基于先转换后传输的理念克服了模拟信号在长线传输中易受到干扰的缺点；(3)用法RS485和串行传输，实现主从机间的多机通信及和上位机间的通信，且具有传输速度快、抗干扰能力强的特点；(4)用法大容量数据存储器以满足长时光大容量数据的存储需求。

3 测试系统电路设计
该系统主要由数据采集、液晶显示、键盘、存储、RS-485通信、USB 通信等电路组成。

图2是系统电路设计框图。

3．1 主控制单元电路设计
在系统电路设计中，采纳C8051F系列单片机作为系统的控制器件。

该单片机具有高速的命令执行速度，同时将A／D转换、交错开关等复杂
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自动化测试计算机测量与控制.2008.16(9)　Computer Measurement &Control 　・1227・收稿日期:2007211226;　修回日期:2007212229。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(60674044)。

作者简介:唐国栋(19822),男,广西桂林人,硕士研究生,主要从事生物医学信号仪器方向的研究。

文章编号:167124598(2008)0921227202 中图分类号:TP274;R544文献标识码:A基于C8051F020无创血压测量系统的设计唐国栋,覃爱娜,赖旭芝(中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙　410083)摘要:血压和脉率是人体的重要生理参数,准确地测量人体血压和脉率对人体的健康起着非常重要的作用;文中介绍了以C8051F020为核心的无创血压测量系统,从硬件和软件两个方面详细说明了设计方法;血压信号通过前端放大电路和滤波电路后,经过单片机采集后运算得到血压值和脉率值,最后系统通过LCD 动态实时显示测量的结果,同时给出了在遇到异常情况时处理的方法,保证了无创血压测量的安全性;经过实验表明,使用方便灵活,具有较高的临床应用价值。

关键词:单片机;无创血压;脉率;示波法Non Invasive Blood Pressure System B ased on C8051F020Tang Guodong ,Qin Aina ,Lai Xuzhi(College of Information Science and Engineering ,Central South University ,Changsha 410083,China )Abstract :The blood pressure and pulse rate are two important physiology parameter of human body ,accurate measurement of t he blood pressure and pulse rate are playing vital role to t he human body healt h 1A measuring system of blood pressure of human body based on C8051F020is introduced in t he paper ,and hardware and software design met hods are described in detail.Blood pressure signal first get s t hrough t he preamplifier and filter circuit ,t hen is computed by t he C8051F020MCU ,blood pressure and pulse rate values will be obtained ,system display blood pressure and pulse rate by LCD ,can be used conveniently and has high clinic value 1K ey w ords :MCU ;non -invasive blood pressure ;pulse rate ;oscillometric met hod0　引言血压是反映心血管系统状态的重要的生理参数,对其进行监测,特别是长时间的精确监测,在临床工作中变得越来越重要[1-2]。

基于C8051F020的PWM输出频率分析第２４卷增刊数据采集与处理Ｖ０１．２４Ｎｏ?ＳＺ００９年１０⽉ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ＆Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｃｔ．２００９引⽂章编号：１００４—９０３７（２００９）增刊⼀０２２９⼀０４基于Ｃ８０５１Ｆ０２０的ＰＷＭ输出频率分析黄慧１张庆武２殷兴辉１（１．河海⼤学计算机及信息⼯程学院，南京，２１００９８；２．南京邮电⼤学通信与信息⼯程学院，南京，２１０００３）摘要：基于Ｃ８０５ｌＦ０２０芯⽚，研究了ＰＣＡ模块的ＰＷＭ信号产⽣原理以及软件实现的⽅法，并通过实验⽅法针对ＰＣＡ模块，提出了ＰｗＭ输出频率与ＰＣＡ计数器／定时器时基的关系公式，结合计算与实验观察，分析了在不同设定下输出波形的频率范围以及频率与占空⽐的准确性问题。

实验结果表明，基于Ｃ８０５１Ｆ０２０产⽣的ＰＷＭ信号具有控制精度⾼，响应快的优点，适于⽇常⽣活、⼯业⽣产和科学研究领域对控制系统的需要。

关键词：Ｃ８０５１Ｆ０２０单⽚机；ＰＷＭ；可编程计数阵列中图分类号：ＴＰ３６８⽂献标识码：Ａ‘ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＲａｎｇｅａｎｄＡｃｃｕｒａｃｙＡｎａｌｙｓｉｓＯｆＣ８０５１Ｆ０２０⼀ＢａｓｅｄＰＷＭｏｕｔｐｕｔ．Ｈ“⼝挖．ｇ．Ｈ“ｉ１，Ｚ＾⼝挖ｇＱｉ⽵ｇ训“２，ＹＩ以Ｘｉ咒ｌ乎＾“ｉ１（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｌｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００９８，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓ＆Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｔｈｅｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ）ｓｉｇｎａｌｏｆＰＣＡｍｏｄｕｌｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｎＣ８０５１Ｆ０２０ｃｈｉｐａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｒｅｌａ—ｔｉｏｎｓｈｉｐｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＰＷＭｏｕｔｐｕｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅＰＣＡｃｏｕｎｔｅｒ／ｔｉｍｅｒｂａｓｅｆｏｆｔｈｅＰＣＡｍｏｄｕｌｅａｒｅｄｅｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎ—ｔａｌｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｗａｖｅｆｏｒｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｔｔｉｎｇａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＣ８０５１Ｆ０２０—ｂａｓｅｄＰＷＭｓｉｇｎａｌｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｔｈｕｓ＇ｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｄａｉｌｙｌｉｆｅ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｉｅＩｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ；Ｃ８０５１Ｆ０２０ＭＣＵ；ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ）；ＰＣＡＣ８０５ｌＦ系列单⽚机是集成的混合信号⽚上系统（ＳＯＣ），具有与ＭＣＳ⼀５ｌ内核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有标准８０５１的数字外设部件外，⽚内还集成了数据采集和控制系统中常⽤的模拟部件和其他数字外设及功能部件。

本文介绍一种新型的虚拟仪器测试系统，它由数据采集子系统和数据通讯、处理分析子系统两部分组成。

其结构原理如图１所示。

数据采集子系统以Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机为核心，此单片机功能全面、强大，可实现对目标信号精确采集、数字滤波和通过串口ＲＳ－２３２Ｃ高速向上位机传输采集的数据数据通讯、处理分析子系统采用ＶＢ６．０编写通讯模块，用ＭＡＴＬＡＢ７．０完成数据的转换处理、分析、显示和存储。

两子系统通过ＲＳ－２３２Ｃ串口进行高速数据通讯，插拔便捷。

该虚拟仪器测试系统打破了ＬａｂＶＩＥＷ等软件平台对虚拟仪器开发的束缚。

１虚拟仪器测试系统数据采集子系统１．１数据采集子系统的硬件硬件主要由高速、高性能Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机、Ａ／Ｄ转换接口电路、人机接口电路、串口通讯电路、电源电路、系统复位电路、Ａ／Ｄ转换电压基准电路、外部时钟电路、ＪＴＡＧ接口电路等组成。

１）Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机。

是完全集成的混合信号片上系统ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍｏｎｃｈｉｐ）级ＭＣＵ芯片，是具有与ＭＣＳ－５１内核及指令集完全兼容的高速、流水线结构单片机。

机器周期由标准的１２个系统时钟周期降为１个系统时钟周期，峰值性能可达２５ＭＩＰＳ。

除了具有标准８０５１的数字外设部件之外，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，两个全双工增强型串行通讯接口（ＵＡＲＴ），真正１２位、１００Ｋｓｐｓ逐次逼近型（ＳＡＲ）８通道ＡＤＣ，完全能够满足高速、高精度、多通道的数据采集、数字滤波、数据传输的需求。

片内还集成了一个ＪＴＡＧ协议为基础的调试电路，配置的ＪＴＡＧ接口完全符合ＩＥＥＥ１１４９．１标准。

通过ＪＴＡＧ接口可实现对Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机闪存的读写操作，以及全速、非侵入式在系统调试。

２）Ａ／Ｄ转换接口电路。

Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机的ＡＤＣ０子系统各通道输入应为小于等于基准电压（ＶＲＥＦ）的电压信号，而传感器信号多为微弱电流信号，所以要根据信号采集传感器的特点，在通道接口设计传感器信号处理电路，电压转换电路和便插式接口。

基于SOC技术的C8051F020处理器实现动平衡测量系统的应用方案随着电力电子市场需求与日俱增，为了缩短电力电子硬件设计的开发时间，本文设计开发了DSP56F803通用板作为各种电力电子应用的硬件开发平台。

为了增强它的应用灵活性，该通用板在扩展出DSP主要功能模块的同时，通过采用复杂可编程逻辑器件XC95XL144实现各种保护逻辑以及输入输出口的扩展功能.DSP和CPLD综合利用作为通用板的 是本文设计的主要特色。

引言近年来，电力电子技术飞速发展，电力电子控制装置也广泛应用于各种领域。

例如：不停电电源、开关电源、机车辅助电源、蓄电池充电放电、电子模拟负载、电力机车、电传动内燃机车等。

此外，在有些国家，例如丹麦、德国、美国等，电力电子控制并网逆变器已经逐步应用于太阳能发电以及风能发电装置与电力系统的连接。

为了与电力电子技术的迅速发展同步，同时提高电力电子硬件开发的模块化，缩短硬件开发的时间，本文设计开发了DSP56F803通用板作为各种电力电子应用的硬件开发平台。

此外，复杂可编程逻辑器件CPLD具有可编程性强和应用灵活的特点，可以极大的降低系统开发成本和缩短开发周期。

为了提高该通用板的应用灵活性，本文采用Xilinx公司的高性能低电压的复杂可编程逻辑器件CPLDXC95XL144实现了各种保护逻辑以及四组输入输出口的扩展，DSP56F803和XC95XL144的综合应用作为通用板的 部分是本文设计的主要特色。

1设计思想本文设计通用板遵循的主要原则是在满足功能尽量全面的同时提高抗干扰能力和应用灵活性，这样可以大大的降低电力电子应用的硬件开发成本，缩短开发时间，提高应用稳定性。

本文设计的通用板综合使用DSP和CPLD作为 部分，开发了丰富灵活的外围电路。

本文首先基于XilinxFoudaTIon3.li 软件用硬件描述语言VHDL编程进行仿真综合， ，本文采用了Xlinx公司的XC95XL144高性能的可编程逻辑器件CPLD实现了各种保护逻辑以及四组输入输出口的扩展。

基于C8051F020单片机的电力参数测量摘要：当今，电能作为一种重要的能源，与我们的生活、工作有着密切的联系，因此如何来测量它的参数就具有重要的现实意义。

本文介绍了一种基于C8051F020单片机的电力运行参数测量装置。

该装置采用单片机为测控核心，使用偏差累积增量法对软件同步算法进行改进；采用工程上常用的数值积分算法，将连续函数离散化。

系统能完成对变压器副边电压、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率及系统用电量的测量，并采用按键控制、数码管显示，测量精度高，反应速度快，界面清晰直观。

关键词：C8051F020单片机；电力参数；偏差累积增量法；数值积分引言:在传统的电力参数测量系统中，多采用8051、80C196等普通单片机作为微控制器。

由于其指令周期长，在实时性方面受到了一定的限制。

随着微电子技术的不断进步，C8051F020单片机体现了单片机集多种器件和多种功能于一身，从“片自为战”向“片上系统”过渡的发展方向。

本文将详细介绍高速微控制器C8051F020在电力参数测量系统中的应用和实现。

系统方案设计交流采样方法交流采样法，即直接对连续的模拟信号进行等间隔采样，再用特定的数值算法进行处理。

对周期为T 的被测信号，设T s 为采样周期，在一个周期内于0t 、1t 、…、i t 、…、1-N t 时刻采样N 个点，令00=t ，如果有：0=-∙=∆T T N T S(1)1,,1,00-==∙-=∆N i T i t t S i i(2)同时成立，则称采样为理想同步采样。

这时第i 次采样点的采样时刻N T i t i /∙=(3)然而同步总是相对的，绝对同步只是理想的情况。

在实际同步采样系统中，要严格满足式(3)是很困难的。

为此，定义同步采样时间误差iξ来表示第i 次采样点的实际采样时刻与其理想同步采样时刻的偏差：N T i t i /i ∙-=ξ(4)目前，利用采样值进行工频电参量测量的理论和方法大多建立在理想同步采样基础上的。

基于C8051F020单片机的多路压力测量仪
1 引言压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。

在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。

由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。

为了测到不同位置的压力值，研制了基于C8051F020 单片机的测量仪。

通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过
OP07 运算放大器进行信号放大，送至C805lF020 单片机内部的高速率12 位A／D 转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成液晶显示器可以识别的信息，最后显示输出。

与此同时，可以利用
SD 卡存储器将各通道设定的压力值、系统参数存储起来，以便在系统断电或复位后，能使其继续运行，增强系统的抗干扰性能。

2 硬件电路图l 给出多路压力测量仪的系统框图。

其硬件部分主要由压力传感器、C8051F020 单片机、SD 卡存储器、液晶显示器、键盘及信号调理电路等组成。

2．1 压力传感器信号采集电路图2 给卅压力传感器信号采集电路。

它选用了测量范围广，精度较高，性能价格比好的电阻应变式压力传感器；信号放大部分采用功耗低，输入失调电压小，线性度好的OP07 运算放大器：A／D 转换模块采用C8051F020 内部设置的高速率12 位A／D 转换器。

图2 中OP07 的输出失调电压为2 mV，通过滑动变阻器R8 可调节输出失调电压的大小。

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仅供参阅！。

基于C8051F的单片机温度测量系统一、引言单片机是一种集成了微处理器、存储器和各种外设接口的集成电路芯片，具有体积小、功耗低、成本低等优势，在各个领域得到广泛应用。

温度测量是许多领域中必不可少的一项任务，如工业控制、环境监测、医疗设备等。

本文将介绍一种基于C8051F单片机的温度测量系统的设计与实现。

二、C8051F单片机概述C8051F系列是由Silicon Laboratories公司开发的一种高性能、低功耗的8位单片机。

它采用了高度集成的架构，包括CPU、存储器、模拟和数字外设等，能够满足各种应用的需求。

C8051F系列单片机具有丰富的通信接口和强大的计算能力，是温度测量系统设计的理想选择。

三、温度传感器（TMP36）介绍温度传感器是测量温度的重要组成部分，常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻、温度传感芯片等。

本系统采用TMP36温度传感器，它是一种低成本、精度高的模拟输出传感器。

TMP36能够测量-40℃到+125℃范围内的温度，并以模拟电压的形式输出。

四、硬件设计1. 单片机选择本系统选择C8051F020作为单片机，它具有高速、低功耗和丰富的外设接口，能够满足温度测量系统的要求。

2. 温度传感器接口电路设计温度传感器TMP36的输出电压范围为0V-2.0V，需要通过电压比较器将模拟输出转换为数字信号。

本系统采用了C8051F020内部的ADC（模数转换器）来完成电压的数字转换。

3. 显示模块设计为了方便用户观察温度数值，本系统采用了LCD模块作为显示设备。

C8051F020具有并行接口和串行接口，可以与各种类型的LCD模块进行通信。

五、软件设计1. 系统初始化在系统启动时，需要对单片机和外设进行初始化设置，包括ADC模块的配置、LCD模块的初始化等。

2. 温度测量在主程序中，通过读取ADC的数值，可以得到温度传感器的电压值。

根据TMP36的输入输出特性，可以将电压转换为温度值，并显示在LCD上。