用COP820CJ實(shí)現(xiàn)可變輸入范圍的PWM A／D轉(zhuǎn)換
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關(guān)鍵詞：PWM，A／D，計(jì)數(shù)
1 COP820CJ芯片介紹
COP820CJ是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的一款8位單片機(jī)，其主要數(shù)據(jù)有：64字節(jié)RAM，1K字節(jié)ROM，24個(gè)I／O口，時(shí)鐘頻率10MHz，工作電壓2．5V～6．0V。主要特性有：多輸入喚醒機(jī)制（MIWU），低壓復(fù)位的保護(hù)機(jī)制，片上模擬比較器，低電磁輻射設(shè)計(jì)，I／O口可編程為三態(tài)、推挽輸出、弱上拉輸入等。下面僅就將要涉及的部分加以介紹。
COP820CJ的端口分為L(zhǎng)／I／D／G四類。其中I口為4位輸入端口，D口為4位輸出端口，G口有6位I／O口和2位輸入口，L口為8位I／O口。L口也是芯片的喚醒端口，其中，L1和L2又是比較器輸入口，L3又是比較器輸出口。L口配有數(shù)據(jù)寄存器（LDATA〔0DOH〕）和配置寄存器（LCONF〔0D1H〕），兩寄存器共同決定該端口的狀態(tài)。具體關(guān)系見(jiàn)表1。
COP820CJ的片上RAM、端口、寄存器均映射到00H～FEH的數(shù)據(jù)內(nèi)存空間，其中C0～CFH段主要是喚醒及看門(mén)狗控制寄存器，D0～DFH段有8個(gè)端口類寄存器，E0～EFH段為計(jì)時(shí)器和系統(tǒng)寄存器。00～2FH及F0～FFH為RAM地址。其中，F(xiàn)0～FEH段可用作寄存器，并包括B地址寄存器〔FCH〕、X地址寄存器〔FEH〕和SP堆棧指針〔FDH〕三個(gè)專用寄存器。
2 工作原理
2．1 基本原理
利用COP820CJ芯片上的模擬比較器和脈沖寬度調(diào)制方式，可以構(gòu)成由軟件調(diào)控的可變輸入范圍的A／D轉(zhuǎn)換器。原理圖見(jiàn)圖1。圖中，L1和L2為比較器輸入端，如電容電壓小于輸入電壓，L3端輸出高脈沖，反之，L3輸出低脈沖，并對(duì)低脈沖減1計(jì)數(shù)。輸入電壓可通過(guò)L1、L2之間并聯(lián)的兩個(gè)背向二極管對(duì)電容C1快速充放電，使兩者電位迅速接近。
比較器允許的輸入電壓為0．4V～1．5V（此時(shí)電容電壓與充電、放電時(shí)間之間為近似線性關(guān)系），實(shí)際輸入電壓范圍可能要更小一些。因此，我們可以通過(guò)設(shè)定高低脈沖的參數(shù)，使電容電壓始終保持在測(cè)量范圍內(nèi)。設(shè)電源為5V，時(shí)鐘頻率為10MHz，脈沖周期為24個(gè)時(shí)鐘，即2．4微秒，輸入電壓范圍是
VIN＝VL＋（VH－VL）×（TON／TOTAL）其中，TON為計(jì)數(shù)器的值，TOTAL為總脈沖數(shù)。
2．2 轉(zhuǎn)換時(shí)間及分辨率
由上可知，脈沖周期為2．4微秒，如脈沖總數(shù)選為100，進(jìn)行兩次計(jì)數(shù)，則轉(zhuǎn)換時(shí)間近似為2．4×100×2＝480微秒。如輸入為高速變化信號(hào)，只需減少脈沖總數(shù)即可。如脈沖總數(shù)為100，輸入電壓為1．0～3．3V，則分辨率為23mV。為提高分辨率，可先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗測(cè)，然后調(diào)整高低脈沖的占空比，使對(duì)應(yīng)電壓略超出測(cè)量結(jié)果的上下限值，這樣可以獲得更高的分辨率。
3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 流程圖
流程圖見(jiàn)圖2。
3．2 相關(guān)信息
控制寄存器2（CNTRL2〔CCH〕）的第三位是比較器允許位，第四位為比較器輸出。X指令為交換兩寄存器中的數(shù)據(jù)。SBIT（RBIT）i，n指令為將n寄存器的第i位置1（0）。IFBITi，n指令在n寄存器的第i位為1時(shí)執(zhí)行下一條指令，否則跳過(guò)。DRSZn指令先將寄存器n的值減1，如結(jié)果非零，則執(zhí)行下一條指令，否則跳過(guò)。
要保證脈沖周期為24個(gè)時(shí)鐘，必須精確計(jì)算
SBIT／RBIT／IFBIT（對(duì)B，X寄存器操作時(shí)）：1個(gè)時(shí)鐘；
DRSZ／JP：3個(gè)時(shí)鐘。
3．3 匯編代碼
參考文獻(xiàn)
pwm相關(guān)文章:pwm原理
評(píng)論