PICl6LF874单片机在电容测量模块中的应用

2010-08-08 23:25:05来源: 中北大学

  电容式传感器已广泛应用于工业、医学、军事等领城。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内容。振荡法电路结构简单、抗干扰能力差,板间内电容影响测量结果;电桥法利用电桥平衡原理测量电容,测量结果受桥臂电容性能影响较大。本文用到美国 Micmchip公司PICl6LF874单片机,该单片机采用RISC精简指令集、哈佛总线结构、流水线指令方式,具有抗干扰能力强、功耗低、高性能、价格低等特性。

  1 PICl6LF874单片机

  PICl6系列单片机采用精简指令集(Reduced Instruction Set Computer,RISC)结构,突破了传统单片机对PC机在结构上存在的自然依赖性;加上哈佛总线的存储器结构、两级流水线指令结构、单周期指令等技术,从而在单片机硬件结构上独辟蹊径,大大提高了系统运行的效率。除此之外,针对单片机机应用的特点,从功耗、驱动能力、外围模块设计等方面,PIC单片机也有一些独到之处,从而使得PIC成为一款方便实用的高性价比的单片机。

  PICl6LF874系列单片机包括一系列不同型号的器件。主要特点有:

  1)精简指令集技术 PIC指令系统是专门根据小型机特点设计的,力求每一条指令达到更高的效率,减少指令功能的重复。高中低档的门PIC单片机指令数分别为58条、35条和 33条。这就带来了两方面的好处,一方面可以使代码的利用率大大提高,有利于提高执行速度。另一方面给用户学习、记忆和应用带来了极大的好处,编程和调试相对就更加容易,而且同样的功能所需的编码减少,节约了开发时间。

  2)哈佛(Harvard)总线结构 哈佛结构是程序存储器和数据存储器独立编址,即两者位于不同的物理空间。PIC系列单片机不仅采用哈佛体系结构,而且采用哈佛总线结构,从而充分发挥了哈佛结构的潜在优势。大大提升了系统的运行效率和数据可靠性。

  3)单字节指令 单字节指令对单片机系统是革新性的变化。高中低档的PIC单片机的指令位数分别为16位、14位、12位。ROM和RAM的寻址相对独立,所有的指令实现了单字节化,不仅使数据的存取更加安全,其运行速度也得到了显著的提高。

  4)两级流水线指令结构 由于采用了哈佛总线结构,在器件内部将数据总线和指令总线分离,并且采用了不同的总线宽度。当一条指令被执行时,下一条指令同时被取出,使得在每个时钟周期可以获得更高的效率。

  5)寄存器组结构 PIC的所有寄存器,包括I/O端口、定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,并且只需要一个指令周期就可以完成访问和操作。

  6)一次性可编程(OTP)技术 OTP可以实现产品上市零等待(Zero time to market),并且可以根据用户定制,满足特定需要。产品定制可以显著提高产品的生命周期,增强产品的市场竞争力。

  7)功耗低 供电电压为2.0~5.5V,当使用4 MHz晶振,供电电压为3V时,耗电电流典型值不超过6 mA:当用32 kHz晶振,供电电压力3 V时,耗电电流典型值为20 mA,睡眠模式耗电电流更是低于lμA。

  8)品种齐全、方便选择 PIC系列单片机目前已形成具有高、中、低3档共50多种型号的庞大家族,功能灵活多样,能适应多种应用场合的不同需要。

  2 电容测量模块工作原理

  电容测量模块总体设计原理框图如图l所示,包括电源管理电路、PICl6LF874单片机、电容式传感器、信号调理电路、PS021电容数字转化器以及与计算机连接的接口电路。

电容测量模块工作原理

  电容测量模块工作原理为:电容式传感器输出微弱的电容信号,电容信号通过信号调理电路。进入PS02l型电容数字转换器,该器件的测量电容测量范嗣从0到几十nF(无限制),经过器件内部转换,通过对PS02l内部寄存器的设置,得到需要的值;通过SPI把数据传送到PICl6LF-874单片机,测得的数据再通过单片机异步串行通信接口USART送到上位机(计算机),最后由上位机应用程序来显示测量结果以及保存测试数据。

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关键字:测量  电容  PICl6LF874  单片机

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/0808/article_1391.html
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