基于C8051F060內(nèi)置高精度模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的使用方法
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2．3．3 建立時間
如果ADC的輸入為高速快變信號，如外部多路選擇器的切換或其他跳變信號，則在進(jìn)行轉(zhuǎn)換之前需要一個最小跟隨時間，這個時間取決于ADC的輸入電阻，采樣電容，外部等效電阻及所期望的轉(zhuǎn)換精度，等效時間常數(shù)對單端輸入和差分輸入都是一樣的，給定精度所需要的建立時間可由下式來估算：
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其中A為所需精度，取LSB的小數(shù)部分；t為所需的建立時間(秒)；n為ADC的位數(shù)
(16)；RT為ADC的輸入電阻和外部等效電阻的總和；Cs為采樣電容。
2．4 校準(zhǔn)
模／數(shù)轉(zhuǎn)換器在生產(chǎn)廠已經(jīng)通過非線性、零點(diǎn)偏移和增益誤差校準(zhǔn)，但也能在系統(tǒng)中單獨(dú)對ADC0和ADC1的這些參數(shù)分別進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)是通過ADC0型和ADC1型配置寄存器的相應(yīng)位來進(jìn)行的，校準(zhǔn)參數(shù)可用ADC校準(zhǔn)指示寄存器(ADC0CPT)和ADC校準(zhǔn)參數(shù)寄存器(ADC0CCF)讀寫，ADC0CFF的CPTR位用于ADC0CCF讀寫特定的校準(zhǔn)參數(shù)。
一般情況下，不必再進(jìn)行非線性校正，若要進(jìn)行這種校正，將ADCnLCAL位置1即可啟動，校正完成后，由硬件對ADCnLCAL位置0 ，校正參數(shù)存放在修正單元中。進(jìn)行零點(diǎn)和增益校準(zhǔn)時，可以使用內(nèi)部或外部的電壓源作為校準(zhǔn)源，由ADCnSCAL位來設(shè)定。為了保證精度，建議先進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，后進(jìn)行增益校準(zhǔn)，零點(diǎn)校準(zhǔn)可由ADCnOCAL位的置1采啟動，校準(zhǔn)完成后，由硬件對ADCnOCAL位置0，零點(diǎn)校準(zhǔn)可以補(bǔ)償?shù)钠普`差為滿量程的±3．125％，偏移值在ADC的數(shù)字化之前加到AINnG輸入中；增益校準(zhǔn)可通過將ADCnGCAL位的置l來啟動，校準(zhǔn)完成后，由硬件對ADCnGCAL位置0，增益校準(zhǔn)可以補(bǔ)償?shù)姆蔷€性誤差約為±3．125％，增益值加到ADC的VREF通路中，用以改變轉(zhuǎn)換器傳遞函數(shù)的斜率。
2．5 可編程窗口檢測器
ADC0有一個可編程窗口檢測器，它能連續(xù)地將ADC0的輸出與用戶設(shè)定的限位值進(jìn)行比較，并監(jiān)測系統(tǒng)的超值條件是否滿足。這一點(diǎn)在中斷觸發(fā)系統(tǒng)中特別有用，既可以節(jié)約代碼空間和CPU的占用帶寬，又能提供快速的響應(yīng)時間。窗口檢測器的中斷標(biāo)志也可用于查詢方式，該標(biāo)志即特殊功能寄存器(ADC0CN)中的AD0INT位。參考字的高低字節(jié)被分別裝入ADC下限(大于)和上限(小于)寄存器(ADC0GTH／ADC0GTL和ADC0LTH／ADC0LTL)中。單端和差分方式都可以使用窗口檢測器，在單端方式中，窗口檢測器對寄存器(ADC0GTx／ADC0LTx)與ADC0的輸出進(jìn)行比較，而差分方式是將ADC0和ADC1的組合輸出用于比較。應(yīng)該注意，窗口檢測器標(biāo)志可以在監(jiān)測到數(shù)據(jù)落在設(shè)定的限位值之內(nèi)或之外時置位或復(fù)位，這取決于對寄存器(ADC0GTx和ADC0LTx)的編程。
3 應(yīng)用舉例
圖2所示是一個微型彈簧自動測試分選系統(tǒng)的原理框圖，單片機(jī)(C8051F060)是該系統(tǒng)的控制中心，通過12位DAC的輸出產(chǎn)生一個直流電壓，送到加力器，加力器將使彈簧產(chǎn)生變形位移，由位移傳感器測出位移量，傳感器的輸出電壓送到Ain輸入端，經(jīng)過16位A／D轉(zhuǎn)換得到位移量，根據(jù)物理學(xué)胡克定理公式：F=-kS，單片機(jī)即可計算出彈簧的彈性系數(shù)k值。圖中，LED陣列用于不同k值的指示，由于C8051F060型單片機(jī)有多達(dá)59個數(shù)字I／O口，所以，液晶顯示LCD接口。LED指示矩陣接口及鍵盤掃描接口等，均不需要太多的外擴(kuò)電路，簡化了系統(tǒng)，提高了可靠性。
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4 結(jié)束語
近年來，隨著大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展，混合信號單片機(jī)的模擬接口性能進(jìn)一步提高，特別是ADC的功能更加完善，精度從10位、12位、直到16位甚至24位，但綜合考慮采樣速度等因素，C8051F06X系列單片機(jī)以16位精度和1 MS／s的采樣速度，以及其他靈活多樣的可配置功能，成為目前屈指可數(shù)的片上系統(tǒng)混合信號單片機(jī)?？梢灶A(yù)見，該系列單片機(jī)必將在數(shù)據(jù)采集及智能化儀器儀表等方面得到廣泛的應(yīng)用。
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