来源：电子设计应用 作者：南京国电南瑞科技股份有限公司 柳德志

    摘 要：本文介绍了c8051f系列单片机在远端测控装置中的应用，给出了整个系统的结构，包括硬件配置和系统网络构成，对一些技术问题也做出了详尽的说明。

    关键词：c8051f ；远端测控；硬件配置

    c8051f单片机是完全集成的混合信号系统芯片(soc)，具有与8051指令集完全兼容的cip-51内核和高速、高性能、高集成度等特点。在本文设计的一套远端测控装置中取得了较好的效果。

    系统简介

    远端测控装置是一种现场可编程的控制器，它能完成数据的采集控制，而通过远程通信的方式(如电台、cdma、拨号等)将数据上传至中心站或接收中心站的遥控指令。它往往被安装在比较分散、环境比较恶劣、无电源保障(经常断电或使用太阳能)且无人值守的地方，因此它运行的可靠性和功耗就显得尤为重要了。c8051f单片机的工业级工作温度(-40℃~+84℃)、低电压、低功耗、自带看门狗和多复位源等特点满足了此系统的要求。

    基于此系统的定位，选用c8051f064做主控部分，c8051f236做从属部分。系统要求具有输入／输出点可灵活配置、多通信端口、可现场修改配置等性能。

    系统结构如图1所示，系统采用220vac或24vdc供电，主单元功耗3.3w，每个从单元功耗2.2w，最多可以扩展8个从单元。

    图1 系统结构图

    主单元结构

    主单元结构如图2所示，根据系统的特点将c8051f064的功能做如下配置：

    存储器

    c8051f064内部自带4352字节ram和128字节的flash，由于系统对数据的实时性要求不高且采用远程通信方式，为了降低功耗，往往将大量数据缓存，在一定的时间集中发送，所以需要比较大的数据存储区，利用外部数据和地址总线可以扩展32kb的ram。另外，作为现场可编程设备，需要设定大量的参数，而这些参数都需要掉电保持，所以，除了使用单片机内部的128字节的非易失ram之外，还扩展了一个8kb的e2prom.

    地址和数据总线的利用

    地址和数据总线采用复用的方式，c8051f064支持64kb的外部存储空间，扩展ram为32kb，所以，剩下地址线a15是空余的，利用a15和其他低位的数据线，用与非门就可以构成片选信号，用来选择总线上的设备。在总线上还外挂了一个实时时钟，用来作为系统的时间标志，由于此芯片内带有电池保持的ram，对于频繁操作且需要保持的数据就可以存在此处，这样可以避免内部非易失ram和e2prom的复杂操作。另外，现场的数字i/o也可以用总线和片选经光电隔离构成，这样可以大量缩减单片机的引脚。

    图2 主单元结构图

    串口

    c8051f064内部带有两个uart，其中串口0经光电隔离转换为rs-485信号,用于跟现场的其他设备连接，串口1再加上6个gpio口经电平转换后成为全功能标准的rs-232接口,用于与modem、电台、cdma等连接。用c8051f064的spi口经max3100扩展成uart，通过外部的可选配件，转变成rs-232或rs-485信号。

    模拟量

    c8051f064的模拟量输入最高不超过3.6v，所以接入信号时要注意其范围，针对此系统，由于现场信号大部分是4ma~20ma电流,因此用100ω的精密电阻，配上2.5v的精密电压源，可以将模拟量的精度调整到1‰。另外，启动内部adc0的窗口检测功能，可以方便地实现模拟量的上下限越限报警功能。