第07章-8098单片机的AD和PWM转换器原理及应用.ppt

1、根据第七章A/D转换和PWM(D/A )转换器的原理，MCS-96系列单片微型计算机可以容易地实现A/D转换功能，提供PWM输出信号。 芯片内部包括8选择1的模拟计程仪多路选择器开关(48大头针芯片只有4选择1，即只有4路输入)、采样保持电路(8096子系列不具有该电路)和10二进制位的逐次逼近型A/D转换器，要完成一次A/D转换(8096子系列需要168个状态周期，即42s。 在芯片内部配置脉冲宽度调制输出器，周期固定，可调整工作比，可提供极限分辨率为1/256(8二进制位)的PWM波形。 另外，还可通过HSO提供周期和占空比可调整、分辨率为165536(16二进制位)的PWM波形。 对PW

2、M波进行平滑滤波后，可得到模拟计程仪信号输出。 7.1 A/D转换器的操作原理和A/D转换器的基本结构的示意图如图7.1所示。 其动作原理是1、8选择1模拟计程仪多路选择器开关：芯片上有8个A/D转换输入端子ACH.4ACH.7 (48脚芯片中只有ach.4a ch.7个端子)。 但是，芯片内只有一个采样保持和10二进制位的ADC。 因此，在某个时刻只能转换8路中的1路的模拟计程仪信号。 8选择1模拟计程仪多径效应开关用于实现此选择功能。 选取过程由AD_COMMAND暂存器控制。 如果IOC1.1定径套到1，则ACH.7用作外部中断输入端。 2、采样保持：模拟计程仪信号随时间变化，为了将某一

3、点的模拟计程仪量正确地转换为数字量，需要对该点的值进行采样保持，使ADC能够转换为数字量。 取样保持器用于完成收集保持作业。 每个采样时间需要4个状态周期。 8096BH和8098单片微型计算机中的采样保持器是零阶保持器，并且其传递函数以：3、10二进制位A/D转换器：顺序近似的方式完成模拟计程仪数字信号的转换。 转换器硬件由256个电阻阶跃电阻网络、1个比较仪、耦合电容和10二进制位逐步近似暂存器(SAR )组成。 步进电阻网络提供了256步20mv的步进电压(VREF=5.12V )。 耦合电容进一步将20mv的阶跃电压分为4段，每段5mv。 因此，比较1024个内部基准电压和模拟计程仪输

4、入信号的结果，产生10二进制位的数字信号输出。 为了提高转换精度，应该将A/D转换器的工作电压VREF与芯片工作电压Vcc划分，VREF的稳定精度高，标称值是5V。 假定将采样天线计程仪信号连接到VIN，将VANGND连接到Vss。 10二进制位ADC的转换结果(数字容量以十进制表示)是只读暂存器、4、AD_COMMAND暂存器： 8二进制位写入，其地址为02H，可以通过确定要转换的通道的天线计程仪输入量和开始转换的时间的公式来进行纠正。 各数据二进制位的定义如下： D2D0:下位3二进制位被用于选择信道，编码关系为000111对应ACH.0ACH.7。 D3 :用于决定开始转换的方法。 如果

5、GO定径套为1，则立即启动，在执行写入AD_COMMAND指令寄存器命令后的3个状态周期内开始迁移。 当GO变为0时，以HSO的15#上通告时间节点启动。 即，在时间被触发器之后计时器1计数值增加1时，开始转换。 对AD_COMMAND暂存器的指令写入一次只能转换一次，一次只能选择一个通道进行A/D转换。 如果一个转换正在进行，另一个新转换开始，则会取消正在进行的转换。 AD_COMMAND暂存器具有双缓冲配置，即使第一次启动的A/D转换正在进行，第二次命令也可以写入该暂存器。 但是，此命令必须以HSO延迟启动，以便在第一个转换完成后开始新的转换过程。 5、AD_RESULT暂存器： 16个二

6、进制位以字节为单位只能读取2次的专用暂存器。 地址分别是上位8二进制位03H和下位8二进制位02H。 此暂存器用于存储A/D转换结果。 各数据二进制位的定义为D2-D0 :表示转换器结果的通道编号。 D3:用于标志A/D转换器的动作。 s定径套1表示A/D转换器正在转换。 s定径套0表示A/D转换器是空闲的。 D5、D4:这两个人不需要。 D15-d6:10为了保存二进制位转换结果，d15为上位，D6为下位。每次启动上位8二进制位03H下位8二进制位02H、A/D转换时，A/D结果暂存器首先被清零。 因此，转换后的数据必须及时检索，以免在下次转换开始时被破坏。 A/D转换是否已结束，A/D转换

7、器的结果是否有效可通过询问法方式和中断方式来得知。 询问法方式：即，在发出启动转换命令后，持续询问法02H用户针织面料的s二进制位状态。 如果s定径套为1，则表示A/D转换器忙；如果s为0，则表示转换结束，可以检索数据。 但是，在迁移开始后的8个状态周期中，查询必须在8个状态周期后执行，因为s二进制位可能不为1。 如果电脑CPU的工作塔斯克很严格，只有在接近88个状态周期时，才能开始测试s二进制位状态。 中断方式：每当A/D转换结束时，发出中断请求，通知电脑CPU取得数据。 这是A/D转换结束中断类型，中断矢量为2002H，优先级为1。 关于输入的模拟计程仪信号的最大射频波数，根据ts采样保持

8、稳定时间(1s) tA/DA/D转换时间(8096BH为22s，8096为42s) N信号周期内的采样次数，在采样定理中取N 2即可，通常取68次。 对于8096BH和8098芯片：对于8096芯片：7.2 A/D转换器的实用布线，7.2.1基准电压基准电压(VREF )是否稳定对转换的绝对精度有很大影响。 VREF通常只向A/D转换器供电，不再连接其他负载。 在VREF和ANGND之间加入旁路电容器，ANGND和Vss两端子尽可能靠近芯片连接。 VREF电压值可从4.55.5中选择。 但是，必须能够供给5mA的电流。 在使用A/D转换器的情况下，必须将VREF连接到Vcc，其中ANGND接近

9、Vss并且确保P0通讯端口用作数字输入通讯端口。 7.2.2 A/D转换器的接口在转换精度要求不高时，建议采用如图7.3所示的简单的模拟计程仪接口电路。 即，在输入端子上并联连接电容以减轻噪声的影响。 在云同步上电容器的前面串联连接小电阻，在超电势时发挥电流限制作用。 所网站数据库的电阻、电容器在A/D输入端子前构成低通滤镜。 转换精度高、模拟计程仪量的变化范围宽时，请考虑增设输入缓冲电路。 一般的输入缓冲电路如图7.4所示，可以对模拟计程仪输入进行男同志调整和片偏移调整。 其中，RB1、RB2的分压比设定了片偏移范围，RB3可进行片偏移微调。 RG1、RG2的比设定了男同志范围，RG3可进行

10、男同志微调。 7.3 A/D转换器的应用实例请注意，使用A/D转换器时，必须先启动1、A/D转换器，然后在检查s标志二进制位之前等待8个状态周期。 2 .转换结果请分为字节读取2次。 3 .一次只能转换一个频道，虽然在转换期间不能写入另一个立即启动的转换命令，但是可以写入HSO延迟启动的转换命令。 例1 :以即时启动方式启动A/D转换，以查询法取出A/D转换结果，实现四路A/D转换。 转换结果保存为3000H3007H，输入通道选择ACH.4ACH.7。 四通道的采样间距相同，采样时刻为异步，抽样时间为1/(50Hz*8)=1/400=2.5ms，T1计数值为4E2H，这通过软定时器0来决定时

11、间节点。IOs 1映像： equ3ah； IOS1中的影像ORG 2080H DI LD SP、# 100 h和db io c 1、# FDH。 IOC1.1=0、ACH.7防止错误设为外部。 中断脚LDB INT_MASK，# 20H； 容许软定时器0中断、5级CLRB INT_PENDING EI LCALL ADSTART (或ORB INT_PENDING、# 20H) HERE:SJMP HERE； 做某事，等待中断请求ORG 200AH的HSO内部上通告中断矢量INT_ ADDRESS:DW 2880H； HSO内部上通告中断服务子程序入口地址，ORG 2880H； 取样子程序的柱

12、入口地址PUSHF ORB IOS1_IMAGE，IOS1； 更新IOS1映像JBS IOS1_IMAGE，0，ad开始。 IOS1.0=1，软件； 从定时器0小时开始：与IOs1_ image，#FEH； IOs1_映像. 0零清除LD DX、# 3000 h ldb HSO _命令、# 18H 行政许可选择T1作为时间基准的值、HSO中断，启动软件计时器0 (上通告编号8 )。 添加HSO _ time、时间r 1、# 04E2H。 设定下一个调度下一个采样时间LDB BL，#0CH； 即时启动通道4 NEXT:LDB AD_COMMAND，BL； 启动A/D转换、NOP； 至少可以等待8

13、个状态周期进行询问法，88个状态周期后可以取得转换结果。 NOP； 在此期间可以执行88状态周期的其他命令，但请注意中断。 检查，检查，检查，检查。 退出LDB AL和AD_RESULT_LO以询问法定是否进行转换。 读取结果低字节LDB AH，AD_RESULT_HI； 读取结果字节SHR AX，# 06H ST AX，DX； 结果数据INCB BL JBS BL，4，ADEND SJMP NEXT ADEND:POPF RET END，例2 :以即时启动方式启动A/D转换，以中断法取出A/D转换结果，实现单路A/D转换。 转换结果保存3000H，输入通道选择ACH.7。 抽样时间为1/(5

14、0Hz*8)=1/400=2.5ms，T1计数值为4E2H，通过软定时器0来决定时间节点。 IOs 1映像： equ3ah； IOS1中的影像ORG 2080H DI LD SP、# 100 h和db io c 1、# FDH。 IOC1.1=0、ACH.7防止错误设为外部。 中断脚CLRB INT_PENDING LDB INT_MASK，# 22H； 行政许可软件计时器0的中断，行政许可第五等级a/d转换结束中断，等级为EI LCALL ADSTART (或ORB INT_PENDING，# 20H) HERE:SJMP HERE。 做其他事情等待中断请求； A/D转换结束中断矢量INT_

15、 ADDRESS1:DW 2500H； A/D转换结束，获取中断服务的子例程入口地址ORG 200AH； HSO内部上通告中断矢量INT_ ADDRESS2:DW 2400H； HSO内部上通告中断服务子进程； 顺序项目地址ORG 2400H； 启动A/D转换子程序开始： di ldb HSO _ com、# 18H； 选择T1作为时间基准值。 行政许可HSO中断，启动软件计时器0 (上通告编号8 )。 添加HSO _ time、时间r 1、# 04E2H。 设定下一个调度下一个取样时间LDB AD_COM，# 0FH； 选择立即启动通道7 EI RET、ORG 2500H。 A/D转换结束、

16、取回子程序adget :推送ax ldb al、AD_RESULT_LO； LDB AH，AD_RESULT_HI SHR AX，# 06H ST AX，3000H0 POP AX POPF RET END，例3 :以HSO启动方式启动A/D转换(上通告#F )，使用转换结果保存3000H，输入通道选择ACH.7。 抽样时间为1/(50Hz*8)=1/400=2.5ms，T1计数值为4E2H，以HSO的上通告#F对周期进行采样。 IOs 1映像： equ3ah； IOS1中的影像ORG 2080H DI LD SP、# 100 h和db io c 1、# FDH。 IOC1.1=0，防止ACH.7错误设置外部中断脚本CLRB INT_PENDING LDB INT_MASK，# 20H； 启动行政许可A/D转换中断、电平LDB HSO_COMMAND、# 1FH； 选择T1作为时间基准值。 行政许可HSO中断，开始A/D转换(f号上通告)。添加时间、时间r 1、# 0006H。 ldb ad _命令，# 07H； 使用HSO启动ach.7 e ihere:sjmp here； 做某事，等待中断请求ORG 200AH的HSO内部上通告中