COP8CDR9微控制器在多路數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

前端數(shù)據(jù)采集能夠及時(shí)獲取被控對象和生產(chǎn)過程的有效信息，在某些實(shí)時(shí)性要求高的場合尤為重要。工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了清晰地反映出生產(chǎn)過程的詳細(xì)信息，往往需要獲得多個(gè)參量的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，這就有必要對被控對象和生產(chǎn)過程進(jìn)行多路數(shù)據(jù)采集。COP8CDR9系列微控制器是美國國家半導(dǎo)體公司(National Semicondutor)推出的CMOS型8位FLASH微控制器產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品集成度高，如：它集成了多達(dá)16路的10位A/D轉(zhuǎn)換器、32KB可加密的FLASH程序存儲器、1KB的數(shù)據(jù)存儲器、1個(gè)全雙工串行通信口、為節(jié)能設(shè)計(jì)的雙時(shí)鐘運(yùn)行模式以及支持在紅編程功能等。它能夠以優(yōu)越的性價(jià)比運(yùn)用在多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中。該系列產(chǎn)品，采用44腳或68腳PLCC封裝，以下是其主要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如圖1所示。

本文結(jié)合COP8CDR9微控制器的功能特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹該型號芯片在多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 COP8CDR9的A/D轉(zhuǎn)換特性

以采用68腳PLCC的COP8CDR9為例。其PORTA和PORTB口為雙功能口，既可用作一般的I/O口，也是A/D轉(zhuǎn)換時(shí)模擬信號的輸入端口。當(dāng)用作A/D轉(zhuǎn)換口時(shí)，PORTA、PORTB口支持兩種信號的輸入模式：一種是單端模擬信號輸入模式，另一種是差分輸入模式。因而可根據(jù)檢測對象的特點(diǎn)靈活也選擇信號輸入模式進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

為配合A/D轉(zhuǎn)換功能，COP8CDR9微控制器在其內(nèi)部RAM映射表中有3個(gè)可直接操作的寄存器與之相關(guān)。其中，2個(gè)是轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器和1個(gè)A/D轉(zhuǎn)換控制寄存器，它們使得A/D轉(zhuǎn)換的軟件編程工作可以輕松完成。由于該微控制器提供了10位精度的轉(zhuǎn)換，而該微處理器為8位系統(tǒng)，因而需要2個(gè)寄存器來暫存轉(zhuǎn)換結(jié)果。這2個(gè)寄存器是高位轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器(ADRSTH)和低位轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器(ADRSTL)，在RAM中的映射地址分別是0CCH和0CDH。轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器的數(shù)據(jù)存放格式如表1所列。轉(zhuǎn)換控制寄存器(ENAD)用來選擇A/D轉(zhuǎn)換通道、A/D轉(zhuǎn)換模式、多通道輸出以及啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。ENAD寄存器中各位的設(shè)置決定了微控制器A/D轉(zhuǎn)換工作方式。其中，CHANNEL

SELECT中的四位采用BCD碼來選擇轉(zhuǎn)換通道。當(dāng)MOD=0時(shí)，PORTA、PORTB口中的每位用作單端輸入模式;當(dāng)MOD=1時(shí)，PORTA、PORTB口中的每相鄰兩位用作差分信號輸入模式;當(dāng)X=1時(shí)，芯片還具有多通道輸出的功能;Prescale位可用來選擇A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘頻率，當(dāng)該位置位時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換的工作頻率為主時(shí)鐘的16分頻，否則，轉(zhuǎn)換頻率和主時(shí)鐘頻率相同;當(dāng)Busy位置位時(shí)，片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換模塊啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的典型時(shí)間為15個(gè)A/D轉(zhuǎn)換周期。A/D轉(zhuǎn)換完畢，EAND寄存器的Busy位被機(jī)器內(nèi)部硬件自動(dòng)復(fù)位，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入ADRSTH和ADRSTL寄存器中，供總線讀取。另外，該芯片內(nèi)部提供A/D轉(zhuǎn)換的參考電壓，用作A/D轉(zhuǎn)換時(shí)只需將V+和Vcc連接，V-和GND連接。ENAD寄存器中各位的定義詳見參考文獻(xiàn)[1]。

Channel select:A/D轉(zhuǎn)換通道選擇位，它由4位組成;

Mode select：A/D轉(zhuǎn)換模式選擇位;

Mux/Out：多路轉(zhuǎn)換器/輸出選擇位;

Prescale：預(yù)定標(biāo)功能選擇位;

Busy：A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)位。