摘 要：微控制器在测控系统中应用非常广泛，本文介绍了集微控制和转换于一体的芯片ADuC812组成的通用测控平台，给出了系统软硬件设计。所构建的ADuC812通用测控平台具有可靠性高、性能良好、功能齐全、通用性强、价格低廉等特点。
关键词：ADuC812；单片机；软硬件；串行加载
ADuC812是美国AD公司投入市场的第一种微转换器产品，他代表着几种先进技术的综合，包括高性能的模拟测量技术和闪速/电擦除存储技术等等。ADuC812将许多传统8051/8052配置的外围芯片集合于一片大约1 cm2大小的芯片内部。由于集成度高，具有高可靠性、高精度、高速度、高性能价格比、开发方便、编程简单容易等特点，其应用越来越广泛。
1芯片特点和扩展功能
其组成为：1个8通道、5 μs转换时间、精度自校准、12 b精度、逐次逼近的ADC转换器；2个12 b的数模转换器（DAC）；10.5 kB的闪存E2PROM，具有16位计数/定时器和32条可编程I/O接口的8051/8052微控制器，256 b的SRAM。其他的一些重要功能包括：一个看门狗定时器和电源监控器，ADC与数据存储器之间的DMA方式，存储保护功能，一个通用的异步串行收发器（UART），SPI和I2C总线接口。
系统扩展功能有：
(1) 片外32 kB数据存储器；
(2) 8 b LED显示（可级联）；
(3) P0，P2口复用作I/O口（可作并行打印机接口等）；
(4) 基于I2C总线扩展I/O接口。
2硬件设计
硬件电路原理如图1所示。他主要包括：模/数转换、数/模转换、扩展I/O端口、片外数据存储器、LED/LCD显示、程序加载等部分。
2.1模/数转换部分
系统在模/数转换部分分为2部分：通道0～3（ADC0～3）为单极性转换通道，即转换电压范围：0～2.5 V或0～5 V；通道4～7（ADC4～7）为双极性转换通道，其转换电压范围：－2.5～＋2.5 V或－5～＋5 V。转换参考电压分25 V和5 V两档，通过跳线来选择。如图2所示，模拟电压有8个通道输入，P1.0～P13为转换通道0～3，P1.4～P1.7为转换通道4～8。通道通过OP491缓冲接入ADuC812的P1口，转换结果为12 b的数字量。
2.2数/模转换部分
ADuC812有2个片内12 b数/模转换器（DAC0和DAC1）。由2片OP284组成的2路DAC输出缓冲器，缓冲器连接成跟随器形式，保证了输出放大器的通带和负载能力。
2.3扩展I/O端口部分
为了扩展系统的I/O能力，使用了4片PCF8574芯片。由于PCF8574为I2C标准，因此连线简单，只用到ADuC812第26，27和19引脚（分别为SCLOCK，SDATA和/INT线）。这样使本系统的I/O能力得到很大的提高。考虑到若需提高这些I/O口的驱动能力，PCF8574的后一级设计了驱动芯片X2803。
2.4片外数据存储器部分
为了增大系统的存储容量，在片外设计了了一片采用CMOS工艺制成的32 k×8 b的28引脚的静态读写存储器62256［3］。其片选线
与P3.5口连接，当P3.5输出低电平时，芯片选通。当芯片未选通时，P0和P2口可作为并行I/O端口使用（如做打印机接口）。
2.5显示部分
显示板是一片由MAX7219驱动的8 b LED，其通过一个5脚的插座与系统连接。ADuC812的P20，P2.1和P2.2引脚分别接MAX7219的DIN，LOAD和CLOCK引脚。显示板还配有级联插座，N个MAX7219级联，可实现N×8 b LED的显示。
2.6程序加载部分
作为AD公司QuickStart开发系统工具的一部分，PC DOS可执行程序（Downloadexe）允许用户从PC串行口COM1，COM2加载程序代码到位转换器。其实任何主控机器（PC，Microcontroller，DSP等）只要服从串行加载方式都可以加载程序代码到ADuC812。对其内部Flash进行编程有2种方式可选：串行加载和并行加载。
并行方式编程与常规的E2PROM相同。用户可使用任何可以编程E2PROM的编程器对他进行烧写（要有支持QFP52封装的适配器）。
用上电复位或者外部复位方式进行复位时，利用特定的引脚设置能使微转换器被设置成串行加载方式。可以将ADuC812 PSEN引脚输入端通过一个电阻下拉到低电平，复位时只要检测到这个引脚上的低电平，就进入串行加载方式。通过这种方式，一个片内的加载子程序被激活，并配置片内的UART，设置成串行加载方式与主机进行通信，控制加载数据进入闪速／电擦除存储器空间。必须注意串行加载方式在标准电源范围内（2.7～5.5 V）工作，因此没有必要提供高压编程电压，编程电压由片内电荷泵产生。本系统串行加载部分的连接如图3所示。
如图3所示，本系统中将ADuC812的RXD，TXD，
引脚留出接线；使用任何RS232接口芯片（如MAX202）自制加载电路。
3软件设计
ADuC812的内核为8052，因此其软件的开发应该是一般单片机用户都熟悉。不过ADuC812的特殊寄存器的数目比8052大大增加，在编程时要注意对他们的操作。为了保证系统的通用性，此系统的软件开发为各部分的模块程序，以便用户根据自己实际使用时，灵活调用。依据各个功能部分进行模块划分，大致划分为：模／数转换模块、数／模转换模块、显示模块、闪速/电擦除存储器的读写模块、扩展I/O模块和片外RAM读写模块。下面以PCF8574与ADuC812的通讯程序为例说明软件的设计：
PCF8574与ADuC812的通讯是I2C标准，ADuC812的I2C接口有硬从机和软主机2种工作方式，程序如下：
以上只是PCF8574与ADuC812的I2C通讯起始、结束和ADuC812对PCF8574一个字节的写子程序，具体的读、写程序限于篇幅不详细给出，读者可根据原理类似编写。
4仿真调试
运用从网上下载的ADuC812仿真器ADSIM812可对软件进行仿真。ADSIM812由VIS（Vault Information Services）公司为AD公司开发，由AD公司提供给用户使用的。ADSIM812主要用于评估ADuC812转换器（MicroConveter），以及帮助用户开发和调试上述微转换器的程序代码。
5应用实践
本系统的软硬件设计已经过硬件电路实验。实验结果十分理想，硬件电路简洁可靠，软件模块使用灵活方便，并且系统也已用于导弹模拟器材的研制中。
参考文献
［1］马忠梅，等单片机的C语言应用程序设计［M］.北京：北京航空航天大学出版社,1999
［2］ADuC812 52PQFP Applications Board user guide. Analog Devices Inc,1999
［3］窦振中单片机外围器件实用手册(存储器分册)［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1999
