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ABB YB560103-CL DSQC 241
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***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
测控装置主要完成装备运行过程中的参数设置、时序控制、数据采集、输出控制、串口通信等任务，其硬件设计采用了“核心模块+数据采集模块+输出控制模块+数字逻辑模块”的模块化设计思想。其中核心模块包含单片机系统的基本功能，其他三个模块分别完成系统特定功能。这种设计思想既简化了系统硬件设计，又缩短了系统研制周期。测控装置的总体设计框图如图1所示。
基于C8051F020单片机的实时测控装置设计
(1)核心模块
核心模块由Cygnal单片机(C8051F020)、UT62L1024SRAM、SPI串行方式8 Mb的FLASH存储器AT45DB081、日历时钟S-3530A、10M以太网芯片8019等组成。全部芯片和电路组合在42．5 mmx53．8 mm的PCB板上，由2 mm脚距的40P双排插针与数据采集模块相连接，核心模块在使用时相当于一个“大芯片”。C8051F020单片机实时采集各种数据，根据预先设定在单片机中的参数，对接收数据进行综合处理和分析计算，输出满足要求的各种控制信号。
(2)数据采集模块
数据采集模块上设计有脚距2 mm的40P双排插孔，可以很方便地实现核心模块的转接。每个模块还设计有3个8位数字I／O端口(P1，P2，P3)和一个8通道模拟输入端口(AIN)，另外还有RS 485通信端口和电源模块。
通过这些端口单片机可以很方便地对外部传感器输入的信号进行实时采集，并通过RS 485通信与系统其他组件实现数据交换。
(3)输出控制模块
测控装置工作过程中根据时序对外部组件进行供电和控制，需要3 V，5 V，12 V和27 V等多种工作电压，以及多路输出控制信号，为此设计了输出控制模块，通过单片机的可编程数字I／O端口对相关继电器进行实时控制，从而实现多路电压和控制信号的稳定输出。
核心模块由Cygnal单片机(C8051F020)、UT62L1024SRAM、SPI串行方式8 Mb的FLASH存储器AT45DB081、日历时钟S-3530A、10M以太网芯片8019等组成。全部芯片和电路组合在42．5 mmx53．8 mm的PCB板上，由2 mm脚距的40P双排插针与数据采集模块相连接，核心模块在使用时相当于一个“大芯片”。C8051F020单片机实时采集各种数据，根据预先设定在单片机中的参数，对接收数据进行综合处理和分析计算，输出满足要求的各种控制信号。
(2)数据采集模块
数据采集模块上设计有脚距2 mm的40P双排插孔，可以很方便地实现核心模块的转接。每个模块还设计有3个8位数字I／O端口(P1，P2，P3)和一个8通道模拟输入端口(AIN)，另外还有RS 485通信端口和电源模块。
通过这些端口单片机可以很方便地对外部传感器输入的信号进行实时采集，并通过RS 485通信与系统其他组件实现数据交换。
(3)输出控制模块
测控装置工作过程中根据时序对外部组件进行供电和控制，需要3 V，5 V，12 V和27 V等多种工作电压，以及多路输出控制信号，为此设计了输出控制模块，通过单片机的可编程数字I／O端口对相关继电器进行实时控制，从而实现多路电压和控制信号的稳定输出。
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