利用双PIC16C57实现低功耗智能流动显示仪表

　　1.引言

　　由于野外测量特殊环境的限制和现场的具体需要,显示仪表应体积小、功耗低、使用方便,并具有如下功能:脉冲频率采样计数、输入脉冲系数、输出脉冲系数、累积流量初始值的设置及显示,同时具有输入脉冲频率扩大变换系数,并应具有输出接口,使其能与其它仪表或计算机配套使用。为此选用了较小体积的电池,低功耗4字符的8N478MUSF液晶显示块,其电特性　　如表1所列。电路设计时充分利用PIC16C57芯片体积小、功耗低、价格便宜的特点,采用双PIC16C57工作方式构成仪表。

　　2.PIC16C57的应用

　　PIC16C57为美国MICROCHIP公司生产的8位CPU, CMOS工艺,通常有四种振荡电路方式:

　　●低成本的阻容(RC)振荡—RC,振荡频率一般为4MHz~30MHz;

　　●标准晶体/陶瓷振荡—XT,振荡频率455kHz~4MHz;

　　●高速晶体/陶瓷振荡—Hz,振荡频率在8M~20MHz;

　　●低功耗、低频率晶体振荡—LP,振荡频率一般为32kHz。

　　如图1所示,功耗与振荡频率有关,在设计中从低功耗角度考虑,故采用LP振荡方式,电流消耗小于15μA。同时PIC内部总线为哈佛结构,即内部数据总线和指令总线独立分离,指令速度较常规结构高一倍。而输出接口的信号频率最大为20kHz,因此这种振荡方式可完全满足输出频率的要求。

　　PIC16C57有2k 8位程序存储器,采用分页结构,每页长0.5k,共4页。页面地址由状态(STATUS)寄存器的第6位和第5位确定。程序转移时,在本页内可直接进行,在需跨页跳转时,则必须根据将要跳转去的页面,把F3寄存器中的位置成相应值,而且子程序起始地址只能放在每个程序存储页面的上半页。因此在程序编制过程中,为了节省有效的空间,提高程序运行的可靠性,应尽可能将子程序放在一个页面内,并合理安排程序存放地址段。

　3.电路及原理

　　电路设计采用双CPU工作结构,即一片PIC16C57作为主CPU,另一片PIC16C57作为从CPU,原理如图2所示。主CPU完成输入脉冲频率采样、运算及显示管理的功能,从CPU负责参数设置、脉冲输出等工作。通过状态跳线可实现仪表的两种工作状态:设置状态和运行状态,在设置状态时,从CPU管理显示电路,显示设定的参数,并将参数存入24LC01B E2PROM芯片,在运行状态时,由主CPU管理显示电路,显示瞬时和累积流量值。主、从CPU间是相对独立,同时并行工作,它们之间通过握手信号可以实现通讯、传递数据。

　　4.程序结构及功能

　　低功耗智能显示仪表的功能由主CPU模块组和从CPU模块组两组相对独立的模块共同实现,如图3所示。主CPU模块主要管理七个子模块,它首先得到控制,调用CPU工作状态检测等子模块,对0~20Hz的输入脉冲信号进行实时脉冲频率采样,经运算处理后得到瞬时流量和累积流量,并调用驱动显示子模块,通过液晶显示器显示。