在工業(yè)數(shù)字控制儀表領(lǐng)域,一般涉及三個基本功能模塊：對來自傳感器的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換的功能模塊,對A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以事先標定的量程進行顯示驅(qū)動,根據(jù)已獲得的測量數(shù)字信號向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號以實現(xiàn)閉環(huán)控制。對于許多家用電器來說,上述過程是相同的。目前,在上述領(lǐng)域大多數(shù)的設(shè)計方案是由單片機+A/D轉(zhuǎn)換+外圍支持電路來構(gòu)成的。盡管現(xiàn)在單片機價格并不高,但為了實現(xiàn)上述目標,仍需加上各種外圍支持電路,這樣就提高了成本,而且
在工業(yè)數(shù)字控制
儀表領(lǐng)域,一般涉及三個基本功能模塊：對來自
傳感器的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換的功能模塊,對A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以事先標定的量程進行顯示驅(qū)動,根據(jù)已獲得的測量數(shù)字信號向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號以實現(xiàn)閉環(huán)控制。對于許多家用電器來說,上述過程是相同的。
目前,在上述領(lǐng)域大多數(shù)的設(shè)計方案是由單片機+A/D轉(zhuǎn)換+外圍支持電路來構(gòu)成的。盡管現(xiàn)在單片機價格并不高,但為了實現(xiàn)上述目標,仍需加上各種外圍支持電路,這樣就提高了成本,而且還離不開編程。本文中介紹了一種單片智能控制芯片GC7645,該芯片是北京雙競科技公司針對低成本的工業(yè)控制儀表及家用電器的控制應(yīng)用設(shè)計推出的新型集成電路。
圖1：GC7645的功能框圖。
GC7645的功能特點
1. 兩種輸入設(shè)定界面
GC7645具有兩種輸入設(shè)定界面-維護界面和用戶界面。對于普通消費者或生產(chǎn)線工人來說,易于理解、操作簡單是十分普遍的要求。另一方面,運作安全、功能齊全的控制機制也是生產(chǎn)廠商追求的目標。GC7645芯片在維護設(shè)定模式下,生產(chǎn)廠或工程師可按預(yù)先設(shè)計的控制模式設(shè)定好工作及控制條件,并設(shè)定用戶自行調(diào)整的允許范圍,然后可將后臺設(shè)定鍵加以屏蔽,就可將產(chǎn)品出廠或?qū)⑸a(chǎn)線工作條件設(shè)定好。在此條件下,用戶可在控制儀表上進行自己的個性化設(shè)定。但無論如何設(shè)定,這只是前臺設(shè)定,并不能改變控制儀表的基本控制程序,因此只要產(chǎn)品的設(shè)計者完全清楚自己的應(yīng)用目標,不需要編程就可直接制定控制流程,兼顧兩方面的需求。
2. 功能全集成的芯片架構(gòu)
GC7645完全是按預(yù)定的應(yīng)用目標設(shè)計的,已將A/D轉(zhuǎn)換、運算邏輯單元、電荷泵、動態(tài)
LED字符顯示、3線存儲接口、
繼電器、蜂鳴報警控制接口等功能模塊完全集成在單芯片內(nèi),提供了簡單直接的解決方案(見圖1)。
3. 安全保護功能
為了使用戶設(shè)定值在掉電后仍能保存,GC7645帶有與GC93C46(串口E2PROM)進行數(shù)據(jù)存取的3線串行接口。另外,為保證安全操作,控制輸出端還具有加電延遲輸出的功能,以防止加電瞬間出現(xiàn)的誤操作。
圖2：GC7645輸出典型時序圖。
4. 靈活全面的功能選件
在GC7645的設(shè)計過程中,設(shè)計者已充分考慮了在各種應(yīng)用場合下可能遇到的問題。因此諸如小數(shù)點顯示、不同驅(qū)動負載的選擇、供電
電源的選擇,以及在不同的場合下測量值和設(shè)置值的顯示等都保留了用戶選擇的余地。
工作原理
GC7645內(nèi)部使用的是雙積分A/D轉(zhuǎn)換器,最大分辨率為3999字。它的工作原理是先把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)變成與之成正比的時間間隔,然后在這個時間內(nèi),對固定周期的時鐘脈沖進行計數(shù),則計數(shù)結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字量的輸出。
使用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點是它取輸入電壓的平均值進行轉(zhuǎn)換,所以具有很強的抗常態(tài)干擾能力。它不需要
DAC,結(jié)構(gòu)簡單。同時,由于在轉(zhuǎn)換過程中,通過兩次積分-正積分和反積分使用的是同一積分器,可以抵消誤差,所以轉(zhuǎn)換結(jié)果受外界元器件的影響很小。
