文档介绍：C8051F 单片机在远端测控装置中的应用
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,单片机,SoC
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 ,每个从单元功耗 ,
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 UA