基于單片機C8051F410的精確信號模擬電路設計

　　本電路中運用c語言編程來實現(xiàn)PWM控制，利用C8051F410芯片的可編程計數(shù)器陣列組成PWM發(fā)生器。C805IF410芯片的可編程計數(shù)器陣列由一個專用的16位計數(shù)器/定時器和3個16位捕捉/比較模塊組成．捕捉/比較模塊有六種工作方式：邊沿觸發(fā)捕捉、軟件定時器、高速輸出、頻率輸出、8位PWM和16位PWM。每個捕捉，比較模塊的丁作方式都可以被獨立配置。對PCA的配置和控制是通過系統(tǒng)控制器的特殊功能寄存器來實現(xiàn)的．主要有以下幾個：

　　1） PCAOCN可編程計數(shù)器陣列控制寄存器。該寄存器包括溢出標志、運行控制標志以及捕捉/比較標志。

　　2） PCAOMD可編程計數(shù)器陣列方式寄存器。該寄存器用于設置可編程計數(shù)器陣列的工作模式及時鐘源。

　　3） PCAOCPMn可編程計數(shù)器陣列捕捉/比較寄存器。該寄存器可進行捕捉/比較模塊n的工作方式。

　　4） PCAOCPn可編程計數(shù)器陣列捕捉，比較寄存器（高低字節(jié)）。該寄存器用于設置捕捉/比較模塊n的高低字節(jié)。

　　本電路主要利用PCA模塊2來產(chǎn)生PWM波形。初始設置PCAOCN為0x40．置位PCA模塊2捕捉/比較標志．在發(fā)生一次捕捉時該位由硬件置位，該位置‘1’將導致CPU轉(zhuǎn)向PCA中斷服務程序。初始設置PCAOMD為0x08．PCA計數(shù)器，定時器時鐘選擇系統(tǒng)時鐘。初始設置 PCAOCPM2為0xc2，使能16位脈沖寬度調(diào)制、比較器功能和PCA模塊2的脈寬調(diào)制方式。PCAOCP2的值將在程序流程中實時設定。軟件流程如圖3所示。

　　圖3軟件流程圖

　　具體實現(xiàn)方法與步驟如下：

　　1）初始設置：根據(jù)設定電壓值生成初始PWM波形和頻率參數(shù)。

　　2）電壓測最：測量此時輸出電壓和設定值之間的偏差，用于調(diào)整PWM參數(shù)。

　　3）調(diào)整PWM參數(shù)：把設定的輸出電壓與實際讀取到的輸出電壓進行比較．若實際電壓值偏小，則向增加輸出電壓的方向調(diào)整PWM的占空比；若實際電壓偏大，則向減小輸出電壓的方向調(diào)整PWM的占空比。

　　4）使能PWM輸出。

　　另外．在軟件PWM的調(diào)整過程中還要注意ADC的讀數(shù)偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾。合理采用算術平均法等數(shù)字濾波技術。

　　4 結(jié)論

　　本電路針對裝備維護存在的實際問題。基于C8051F410單片機，利用PWM調(diào)制技術和負反饋測量技術克服了原電路因工作點不穩(wěn)定的問題。經(jīng)實驗驗證，將本電路替換掉原來的模擬電路模塊后，榆測設備重測合格的現(xiàn)象不再出現(xiàn)。本電路從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，抗噪性能強，工作穩(wěn)定，具有較高的輸出精度，對于同類電路的設計具有一定的借鑒意義。

　　本文作者創(chuàng)新點：本文基于C8051F410單片機，采用PWM調(diào)制技術和負反饋測量技術設計了一種新的精確信號模擬電路，能程控輸出高精度模擬電壓信號，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，抗噪性能強，有效抑制了信號產(chǎn)生電路普遍存在的工作點漂移問題，具有一定的借鑒意義。