小电阻测试仪的硬件设计 - 基于单片机设计的小电阻测试仪

3、小电阻测试仪的硬件设计

　　该仪器的核心部分是能够实现各种功能的电路板，它采用了CYGNAL公司的C8051Fxxx型单片机C8051F005。该系统主要包括电源电路、信号采集电路、信号放大电路、液晶驱动及显示电路、串行通讯电路、系统复位电路和C8051F005单片机系统电路(包括模数转换电路)。系统各部分的详细电路如图2所示。

　　3.1、C8051F005单片机系统电路

　　本系统使用的是C8051F005，它具有如下特点：

　　片内有多达60KB的Flash ROM和2KB RAM，用户无需再外扩存储器;

　　一个12位的A/D转换器ADC12，自带采样保持功能;

　　两通道串行通讯接口，可用于异步或同步模式;

　　一个模拟比较器，可实现电压比较或基准电压的输出。

　　ADC12是12位精度的A/D转换模块，带有采样保持功能，具有高速、通用的特点。它有8个外部信号采样通道和4个内部通道。由差动放大器输出的信号由通道0输入单片机，A/D转换的时钟、转换模式和参考电压源都可以由用户用软件设置。

　　由于该单片机内部集成了众多的外围模块，不但使电路的设计变得简单，还可以大大缩小电路板的尺寸。另外，在电路板上预留一个JTAG接口，再配以一个普通的PC机，就可以很方便地实现系统软件的调试。

　　

 

　　图2、系统详细电路图

　　3.2、串行通讯电路

　　C8051F005单片机内部集成了两个通用串行同步/异步模块USART0和USART1，均支持两种不同的串行协议，即;通用异步协议(UART协议)和同步协议(SPI协议)。本电路采用UART协议，再通过一个RS232接口芯片MAX3221E与PC机通讯。

　　MAX3221E是工作电压为+3.0～+5.5V、仅需1μA的供给电流且具有自动关闭功能的单路RS-232收发器。C8051F005单片机的一大特点就是低功耗，它有多种功耗状态可以编程控制。MAX3221E也是具有低功耗特点的接口器件，通过EN、FORCEON、FORCEOFF引脚可以控制驱动器、接收器的工作状态，启动或禁止自动降低功耗功能，从而使其工作在不同的能耗状态，达到降低功耗的目的。

　　3.3、电源电路

　　本系统采用电池供电，这样既可以保持系统运行的稳定可靠又可便于在实验室以外的环境下使用。

　　3.3、LCD驱动及显示电路

　　LCD显示选用型号为SMS0501C段码显示驱动器。该液晶显示器的接口方式为二线式串行接口，显示方式为反射式正显示，工作电压为2.7V~5.5V。

　　3.4、其他电路

　　除了以上几个主要的电路外，系统还有电源欠压检测电路和系统复位电路等。电源欠压检测电路采用的是C8051F005单片机内部集成的模拟比较器来实现。系统复位电路采用按钮复位形式，利用电容的充放电对单片机进行正确复位。当按钮被按下时，C8051F005单片机的RST引脚即为低电平，只要这个低电平保持2个机器周期以上，单片机即可正确复位。