一种基于FM20L08的温度测试仪

2012-07-12 15:50:37来源: 21ic

  1 引言

  高温测试仪主要用于加热过程中的温度跟踪测量和数据采集,通过对测试数据进行系统分析,研究炉内的温度分布和温差变化规律,分析影响加热质量的主要因素,对加热炉加热过程和加热制度进行优化,提高加热质量,降低燃料消耗。

  而在一些收集存储数据的系统,系统的电压可能变化不定或者突然断电,FM20L08就是针对这些系统可以用来直接替换异步静态存储器(SRAM)而设计的存储器,也是Ramtron现有的最大容量的铁电存储器(FRAM),能够进行无限次的读写操作. 使用FM20L08能够极大的节约电路板空间。使用FM20L08存储器的温度测试仪,兼具大容量数据存储、抗冲击、抗干扰、数据断电不丢失、实时采集速度高的特点[1]。

  2 铁电存储器( FRAM)与FM20L08

  2.1 铁电存储器介绍

  FRAM是Ramtron公司近年推出的一款掉电不挥发存储器,它结合了高性能和低功耗操作,能在没有电源的情况下保存数据。FRAM存储器技术的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。铁电晶体材料的工作原理是:当把电场加到铁电晶体材料上,晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动,到达稳定状态。晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态。一个用来记忆逻辑中的0,另一个记忆1。中心原子能在常温、没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。铁电存储器不需要定时刷新,能在断电情况下保存数据。由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞, FRAM拥有高速读写、超低功耗和无限次写入等超级特性[2]。

  2.2 FM20L08特点与引脚功能

  FM20L08是Ramtron公司近年推出的一款存储容量为128×8bits  FRAM,其读写操作与标准 SRAM 相同。主要特点如下:3.3V单电源供电;并行接口;提供SOIC和DIP两种封装;功耗低,静态电流小于10μA,读写电流小于15mA;非挥发性,掉电后数据能保存10年;访问进入时间为 60 ns。高速的页模式操作总线速度最高可达到 33MHz,4 字节脉冲;写操作无延时,读写无限次;可满足工业温度 (-40℃ 到 +85℃)。

  FM20L08的引脚排列如图1所示。各引脚功能如下:

  公式/CE2:片选端;

  公式:写使能端;

  公式:输出使能端口;

  A0~A16:地址端;

  DQ0~DQ7 :数据端;

  VDD:电源;

  VSS:接地端。

FM20L08引脚图

  图1 FM20L08引脚图

温度记录仪原理框图

  图2 温度记录仪原理框图

  3 温度记录仪系统硬件组成

  采用内含多路开关、A/D转换器、电压参考源的16位单片机CPU形成16通道低功耗温度记录仪[2]。RC组成的滤波电路滤掉热电偶信号中的干扰信号,经八选一多路开关输入至运算放大器放大到适当电平,再输入至CPU 进行A/ D 采样,经数值转换和线性化后存贮至FRAM存贮器中。在整个测量结束后,由通信接口与PC 机相连,将数据传送给PC 机做进一步的分析和处理。电源部分则由低功耗低压差稳压电路和滤波电路组成,系统提供3.3 V 的工作电源。温度记录仪各零部件均选用工业级,使工作温度在- 45~85 ℃之间正常运行。图2为温度记录仪原理框图。

  FM20L08FRAM与一般的SRAM在使用过程中有所差别。FM20L08在 为低电平CE2为高电平时被选中,每一次访问都必须确保 的由高向低的跃变。由于铁电存储器使用的技术比较特殊,在操作过程中有预充电过程。预充电操作是为新访问记忆体的一个内部条件,所有记忆体周期包括记忆体访问和预充电,预充电是由 引脚为高电平开始,它必须保持高电平至少为一特定的最小时间。

  4 温度记录仪系统软件设计

  程序分为主程序、数据采集程序、USB通讯程序[3]。工作过程为: 记录仪首先加电压, 通过外部信号进行中断, 使单片机进入数据采集的子程序并循环,达到定时时间后, 停止采集,退出子程序, 进入主循环, 等待串口信号外部触发, 从而进入数据传输子程序, 将数据通过串口送入PC 机,图3为温度记录仪程序流程图。

温度记录仪程序流程图

  图3 温度记录仪程序流程图

  5 抗干扰措施

  5.1 硬件抗干扰

  为防止记录仪在回收并重新上电以后, AD的误操作将存储器中的数据冲掉,应考虑从硬件设计上排除这种可能性, 最根本的方法是从硬件上断开与采集模块的连接。

[1] [2]

关键字:铁电存储器  FM20L08  温度测试仪

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0712/article_5429.html
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