如何设计max262.doc

1 MAX262芯片介绍(1)内部结构MAX262主要由放大器,积分器,电容切换网络(SCN)和工作模式选择器组成.积分器,电容切换网络(SCN)和工作模式选择器分别由编程数据M0M1,F0F5和Q0Q6控制.MAX262内部有两个二级滤波器,滤波器A和B可以单独使用,也可级联成四阶滤波器使用.芯片的使用非常灵活,但它们均受同一组编程数据的控制.MAX262芯片的工作频率为1Hz140kHz.当时钟频率为4MHz,工作模式选择为模式3时,芯片可以对140kHz的输入信号进行滤波处理.其它工作模式的最高工作频率为100kHz.滤波器A和B可以采用内部时钟,也可以采用外部时钟.外部时钟分别从芯片的引脚CLKA,CLKB引入,对外部时钟无占空比要求.如果要对更低频率的信号进行滤波处理,可采用MAX260芯片,它的工作频率为0.01Hz7.5kHz.输入的低频信号可以直接送到MAX260芯片的输入端(即INA或INB引脚),输入信号的幅度范围为0V+5V.(2)编程参数MAX262芯片有三个编程参数:中心频率f0,Q值和工作模式.中心频率由编程数据F0F5控制,共64个不同的二进制数据,每个数据对应一个时钟频率fclk与中心频率f0的比值fclk/f0.在文献1的表2中给出了MAX262芯片的fclk/f0与编程数据F0F5的对应关系.在系统实现时,可以采用查表的方法获得编程数据.本文采用计算的方法来形成编程数据F0F5.Q值由编程数据Q0Q7控制,共128个不同的二进制数据,每个数据对应一个同的Q值,最小的Q值为0.5,最大的Q值为64(如果芯片工作在模式2则可达90.5).在文献1的表3中给出了编程数据Q0Q7与Q值的对应关系.工作模式由编程数据M0M1控制,分别对应工作模式1,2,3和4.模式1可以实现低通,带通和带随滤波;模式2基本与模式1相同,只是该模式可以获得最高的Q值;模式3是唯一可以实现高通滤波的模式;而只有模式4才能实现全通滤波,它和模式3也可以实现低通和带通滤波.编程参数f0,Q值和工作模式确定以后,只要将相应的编程数据装入MAX262芯片内部的寄存器,滤波器的类型和频率特性也就确定了.2 单片机硬件设计MAX262芯片的编程输入总线比较简单,它包括2条数据线D0D1,4条地址线A0A3,另外还有一条写允许控制线WR.单片机采用内部有4KB程序存储器的89C51.它与MAX262芯片构成的双路程序控制滤波器系统硬件配置原理框图如图1所示.本系统采用6264芯片扩展数据存储器.由于74LS138译码器使用89C51 P2口的高三位进行地址译码,则6264的地址范围为0000H1FFFH.74LS138译码器的输出Y2作为8279芯片的片选信号CS,其地址范围为4000H5FFFH.经74LS373锁存后的地址线A0送到8279的A0地址输入端,所以选择5FFFH作为8279的命令口地址,5FFEH作为8279的数据口地址.89C51的晶振选用12MHz,其ALE信号经4分频后,得到频率为500kHz的信号送到8279的CLK输入端和为时钟信号.8279采用中断方式,占用89C51的外中断0.8279采用8个七段LED显示器,其ALE信号经4分频后,得到频率为500kHz的信号送到8279的CLK输入端作为时钟信号.8279采用中断方式,占用89C51的外中断0.8279采用8个七段LED显示器,其键盘按照如下:10个数字键09,1个小数点键,5个功能键(即用于选择滤波器的类型,低通,带通,高通,全通和带阻滤波),1个回车键,其17个按键.89C51的WR控制信号和74LS138译码器的Y1输出信号相与后送到MAX262的WR写允许控制端,则MAX262的地址范围为2000H3FFFH.MAX262的地址线Ax(即A0A3)和数据线Dx(即D0D1)连接到89C51的P0口低六位,即A0A3,D0D1分别连接到P0.0P0.5.89C51的ALE信号送到MAX262的CLKA和CLKB引脚作为时钟信号,即MAX262的外部时钟频率为2MHz,所以程控滤波器能处理的输入信号频率范围为15kHz50kHz,通过改变编程数据F0F5实现64级中心频率调节.本系统选用模式1实现低通,带通和带阻滤波,模式3实现高通滤波,模式4实现全通滤波.其中,滤波器A和B的高通,带阻和全通滤波输出端分别共用MAX262的HPA,HPB引脚.需要处理的低频输入信号分别由MAX262的INA和INB引脚输入,滤波器A和滤波器B的三个输出端分别连接到模拟开关4052的输入端,然后由4052的输出端输出滤波处理后的信号,即图1中的OUTA和OUTB两路输出信号.4052的地址A1,A0由89C51的P1.1,P1.0控制,实现对滤波器类型的选择.3 系统软件实现方法(1)编程数据获得方法MAX262的地址A0A3与数据D0D1的关系见表1.由表1可见每个滤波器的工作模式,中心频率,Q值所需编程数据均需要分8次写入MAX262的内部寄存器才能完成设置.表1 MAX262的址A0A3与数据D0D1的关系滤波器A 滤波器B数据位 地 址 数据位 地 址D0 D1 A3 A2 A1 A0 D0 D1 A3 A2 A1 A0M0AF0AF2AF4AQ0AQ2AQ4AQ6AM1AF1AF3AF5AQ1AQ3AQ5A00000000000011110011001101010101M0BF0BF2BF4BQ0BQ2BQ4BQ6BM1F1BF3BF5BQ1BQ3BQ5B11111111000011110011001101010101通过文献1给出的fCLK/f0与F0F5的关系表格,得到本文根据fCLK/f0计算编程数据F0F5的公式,即fCLK/f0与F0F5的关系为:fCLK/f0=40.84+1.57N1 (1)或,N1为二进制数据F0F5对应的十进制整数,范围为063共64级.同样,对应滤波器的Q值也采用查表的方法,而是通过计算来获得Q值的编程数据Q0Q7.Q值与Q0Q7的关系为:Q=64/(128-N2) (3)或 N2=64(2-1/Q) (4)其中,N2为二进数据Q0Q6对应的十进制整数,范围为0127共128级.(2)系统程序流程本系统的单片机主程序框图见图2.首先进行初始化,包括对8279的初始化,然后从片内RAM中读取新设置标志位进行判断.如果不是则给MAX262芯片送入滤波器所需的初始工作参数;是新设置则根据键中断服务程序获得的键值进行处理.进行新设置时,首先根据输入的键值完成对滤波器的选择,包括滤波器A和B的设置选择以及相应滤波器的类型选择;然后根据式(4),由输入的Q值计算N2并转换成二进制编程数据Q0Q6送片内RAM;同时根据式(2),由输入的中心频率f0值计算N1并转换为二进制编程数据F0F5送片内RAM.在获得MAX262的工作参数后,根据表1将这些参数转换为8字节的编程数据,由89C51的P0口送到MAX262.设置完成后,MAX262就按照当前所要求的中心频率和Q值对输入信号进行滤波处理.最后调用显示子程序,在LED数码管显示当前滤波器的工作参数,即中心频率和Q值.本文采用单片机89C51来完成对