ADuC812微控制器在供热系统的应用

1系统的组成结构采用AD公司的ADuC812作为控制单元，该芯片带有8路模拟量输入2路模拟量输出，12位高速AD转换，内置有看门狗和16位定时器电路；另外，我们外部扩展了32k程序空间和64k数据空间，采用点阵式液晶显示各种汉字提示信息，并配有操作键盘和状态与告警指示灯，系统的通信接口采用标准的RS232接口。具体设计框图如所示。

要从事计算机测控技术与多媒体的应用。

ADuC812最多能外接16MB的外部数据存储器和64KB的外部程序存储器。外部程序存储器用一片E-PROM27256实现。对于外部数据存储器，除选用了一片32K常规RAM62256之外，还选用了一片带时钟的掉电自保护RAMDS1644，它除了能提供年、月、日、星期、时、分、秒等实时时钟信息外，还可在系统掉电时保存各种数据参数。标准232接口采用MAX241实现控制器内部与通信线路之间的电平转换与隔离。液晶LCD显示模块包括点阵液晶显示控制器T6963C及液晶显示屏MGLS―240128T，可显示数字、字符、汉字及图形。

2高精度AD转换的实现与控制2.1概述ADuC812是美国模拟器件公司新推出的一种高性能8位MCU（软件与8051兼容），它内部集成了8路12位ADC、两个12位DAC.其A/D转换的速度最高可达200Kb/s（在12MHz晶振下）。片内有8kB的Flash程序存储器、640B的Flash数据存储器以及256B数据SRAM.芯片可用3V或5V供电，并有正常、空闲和掉电三种工作模式，提供了适合于低功耗应用的灵活的电源管理方案。另外，MCU内部还支持看门狗、电源监控以及DMA控制功能。该芯片提供了标准UART串行接口，也可定义为与I2C兼容的SPI接口。由于ADuC812具有丰富的片内资源，充分利用好际上是取样电容器的充放电！过程lrnMl0采集系统，可方便地用于各种测控系统中。

2.212位高速A/D转换的实现ADuC812中集成的A/D转换器包含了8通道12位单电源ADC，由基于电容DAC的常规逐次逼近转换器组成。转换器接收的模拟输入为0~Vref引脚电压。ADC的25V基准电源既可由片内提供，也可由外部基准经Vref引脚提供。由于片内基准高精度、低漂移（4X16°C）并经过校准，因此本系统采用内部25V电压基准。控制器的模拟输入范围是4~精密电阻取样后的电压输入范围是0.5~25V.模拟量的传输采用电流方式，而不采用电压方式，有两个好处：（）消除了传输线电阻的压降对精度的影响；（2）电流传输时两线间呈现低阻，外界干扰对传输线的作用小。

为消除数字部分的高频噪声对采集精度的影响，将模拟地与数字地分别连接。同时为保证模拟地与数字地同电平，采用一个电感连接两个回路，这样数字部分的电流不会流到模拟回路中去。由于电感对高频还有阻断作用，这样就消除了数字部分对模拟部分的干扰，保证了模拟量输入的精度。模拟量输入部分的电路原理如所示。

容构成滤波电路，分别用于滤除输入信号中的低频和高频噪声。两个二极管是为了防止前端异常信号损坏器件所加的保护电路。为了保证取样精度，选用了高精度、低温度系数的取样电阻，图中125n的电阻是万分之二精度的低温度系数精密电阻。由于ADuC812存在直流泄漏电流，大约100n的源阻抗就会产生明显的误差。为了保证准确的ADC操作，须保证每个模拟输入的源阻抗低于61n因此采用运算放大器M324构成电压跟随器对每一路模拟输入信号进行了驱动。由于LM324有很低的输出阻抗，因而保证了ADC的输入阻抗小于61n为了消除LM324的输入失调电压对系统精度的影响，在软件中采用调节参数对ADC转换的结果进行了校正。A/D转换的过程实容是为了消除改变输入通道时取样电容器的驻留电荷产生的瞬间冲击。

2.3ADC控制软件的实现ADuC812中ADC的工作完全由3个SFR控制，它们分别是ADCCON1、ADCCON2和ADCCON3.其中ADCCON1控制转换和采集时间、硬件转换模式以及掉电模式，ADCCON2控制ADC通道选择和转换模式，ADCCON3给出ADC忙状态的指示。

通过设置ADCCON1和ADCCON2两个寄存器，可使ADC处于三种不同的工作模式：单步转换模式、连续转换模式和DMA工作模式。采用连续A/D转换的ASM51源程序如下：字在本系统中，为了保证ADC的12位精度，对ADC的结果还进行了数字滤波，即在20ms中均匀地采集4组数据，每组中连续采集8个点，去除这8个点中的最大、最小值后，取剩下6个点的平均值，然后对这4个平均值再取平均，以消除工频干扰，使采集数据更为准确。

3D/A转换的控制与实现ADuC812片内嵌入了2个12位的DAC，它们采用电阻串网络，通过软件设置特殊功能寄存器DAC-CON可使DAC工作于8位或12位模式、基准电源为Vref或模拟电源AVdd.DAC的编程非常简单，只需给定控制字DACCON以及数据位DAOV1H、DAC0/1L，就可以启动DAC工作。

输出的0~5V（AVdd）电压转换为4~20mA电流信号输出。恒流源由两级电路组成，前级电路将输出电压值0~5V转换成和后级电路输出电流4线性比例的电压值0.4~2V.后级电路起信号转换、恒流驱动作用，将前级输出的电压变换成电流输出，并保证输出电流信号不随外加负载改变而变化。为保证精度，100n的恒流电阻选用的是低温度漂移系数的精密电阻。

4结论ADuC812是一种新型单片机，它具有超大寻址空间，12位高速AD、DA转换电路，内置有看门狗和16位定时器电路。文章用ADuC812实现的控制器，相对于市场上现有的产品，具有测量准确、功能完备、运行稳定可靠、结构合理紧凑的特点。目前本控制器已经在供热系统现场实际运行，运行安全、稳定、可靠，得到了用户的认可，取得了预期的社会和经济效益。