1引言

Cygnal C8051F系列是全集成混合信号在片系统单片机。在片系统随着半导体生产技术的不断发展,集成度越来越高,对嵌入式控制技术可靠性要求也越来越高而产生的新概念,即SOC(System on chip),意思是整个系统都高度集成在一个芯片上。本文通过使用Cygnal C8051F000制作一个智能故障分析报警仪,介绍Cygnal C8051Fxxx系列全集成混合信号在片系统单片机的特点,及其在智能仪器中的一般使用方法,和一些需要注意的问题。

故障分析报警仪的原理：从4个不同点采集电压和电流数据,综合分析,得出故障的原因和位置,相应地提供报警、显示和电路切除。

2C8051F000单片机简介

2.1片内资源概况
(1)12 位8通道输入ADC;
(2)2路12位DAC;
(3)2路电压比较器;
(4)电压基准（内部、外部）;
(5)内置温度传感器（±3 ℃）;
(6)16位可编程定时计数器（PCA）可用于（PWM）;
(7)4个通用16位定时器;
(8)32个通用I/O口;
(9)带有I2C/SMBus,SPI,UART串行总线;
(10)32 k Flash存贮器;
(11)256数据RAM
(12) 片内电源监测片内看门狗定时器片内时钟源。

2.2主要特点
(1)高速的（20～25 MIPS）与8051全兼容的微控制器内核;
(2)Flash存贮器可实现在线编程和用于非易失性数据存贮(E2 PROM的作用);
(3)工作电压典型值为3 V (2.7～3.3 V), 全部I/O,RST,JTAG引脚均允许5 V电压输入;
(4)全系列芯片均为工业级（温度范围-45～+85 ℃）;
(5)片内JTAG仿真电路提供全速、非插入式（不使用在片资源）的电路内仿真。支持断点、单步观察点、运行和停止等调试命令,支持存贮器和寄存器校验和修改。

3系统设计

3.1硬件设计

由在片系统单片机构成故障分析报警仪的硬件电路非常简单,系统硬件组成框图如图1所示。

系统的核心是一片8051F000微处理器。由于没有复杂的数字信号处理,8051F000内部的256b RAM已够使用,因此没有扩展外部数据存储器,当然也可以选用带有大容量外部RAM的8051Fxxx系列单片机,来应对复杂的数字信号处理。32 k的内部Flash ROM也足够程序存储和配置参数等非易失性信息的存储。

外接100 kHz RC方式外部时钟,用于低功耗设计。

4个按键：由于I/O口很多,而键盘数目又很少,因此采用简单的非编码键盘,工作于中断方式。

LCD显示（16字符×2行）：采用由HD44780构成的液晶显示模块。

输入电路由测量变压器、精密检波电路构成：电压互感器和电流互感器将被测电压和电流变换至精密检波电路所能接受的信号,然后经精密检波电路传送给8051F000的A/D。

输出控制电路由P1口输出控制信号,控制8路固态继电器的接通和短开。