ADμC812的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)及其ISP技術(shù)
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摘要：主要介紹AD公司推出的在系統(tǒng)可編程微轉(zhuǎn)換器ADμC812的ADC采集子系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和控制特性；對片內(nèi)Flash存儲器的在系統(tǒng)編程技術(shù)和程序調(diào)試方式；舉例說明如何采用中斷方式定時進行AD數(shù)據(jù)采集和數(shù)字濾波的過程。 關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 Flash存儲器 ISP 數(shù)字濾波 在單片機應(yīng)用如火口荼的今天，一個真正的單片在系統(tǒng)可編程全智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)終于出現(xiàn)了。它就是AD公司最新推出的嵌入式Flash MCU微轉(zhuǎn)換器ADμC812。 ADμC812在單個芯片內(nèi)集成了8路12位ADC采集系統(tǒng)、2路12位DAC、80C52MCU內(nèi)核、8KB的閃速/電可擦除程序存儲器、640字節(jié)的閃速/電可擦除數(shù)據(jù)存儲器、看門狗定時器、640字節(jié)的閃速/電可擦除數(shù)據(jù)存儲器、看門狗定時器、電源監(jiān)視器、I2C兼容的SPI和標準的UART串行I/O模塊及靈活的電源管理方案等等，真正實現(xiàn)了單片機應(yīng)用系統(tǒng)的單片機。限于篇幅，本文只介紹其ADC采集子系統(tǒng)及其在系統(tǒng)編程技術(shù)。 一、ADμC812的ADC采集子系統(tǒng) 1.硬件組成結(jié)構(gòu) ADμC812的ADC采集子系統(tǒng)部分由模擬多路轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、采樣保持電路（T/H）、12位逐次逼近比較的ADC、+2.5V基準源和ADC校正、控制邏輯組成，其組成如圖1所示。 ADμC812可工作在-40～+85℃的工業(yè)級范圍，有3V和5V兩種供電工作方式，以便進一步降低功耗。ADC模擬包含了5μs、8通道、12位、單電源A/D轉(zhuǎn)換器。 2.軟件控制特性 可編程性是應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。為適應(yīng)不同信號源的實際需求，ADμC812片內(nèi)ADC模塊內(nèi)的所有部件都能方便地通過3個SFR寄存器來設(shè)置。 （1）ADCCON1——控制轉(zhuǎn)換和采集時間
二、ADμC812的系統(tǒng)調(diào)試、編程技術(shù) 目前，由于ADμC812只提供表貼封裝形式，因而在用仿真器進行程序調(diào)試時將會帶來一些問題。為方便調(diào)試，ADμC812A片內(nèi)除集成了各具特色的硬件模塊外，還因化了方便實用的監(jiān)控調(diào)試軟件，使其只需少量的外圍器件即可實現(xiàn)聯(lián)機調(diào)試，從而大大方便了用戶的使用，縮短了產(chǎn)品的研制周期。啟用調(diào)試方式的電路連接如圖3所示。 在上電復(fù)位的瞬間，使EA引腳接高電平，PSEN引腳接一下拉電阻，即可使ADμC812進入監(jiān)控調(diào)試支援方式。在此方式下，通過基于PC的Quick Start開發(fā)工具包，即可下載用戶程序。通過運行于Microsoft Windows系統(tǒng)下的下的ADμC.exe調(diào)試軟件，可實時調(diào)試用戶程序。 該調(diào)試軟件支持單步、斷點和連續(xù)運行等工作方式，可方便地觀察MCU的運行結(jié)果，包括內(nèi)部RAM、SFR、程序Flash EEPROM和數(shù)據(jù)Flash EEPROM等單元的內(nèi)容。從而提高了工作效率，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。圖3中MAX232為RS232電平轉(zhuǎn)換器，用于將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平，以便直接連至PC的串行口，進行聯(lián)機調(diào)試或下載程序。 三、定時ADC編程舉例 該例程主要說明如何利用ADC的單次轉(zhuǎn)換功能實現(xiàn)定時采樣的目的。定時器T0用于1.25ms定時，8個通道完成一次數(shù)據(jù)采集需要10ms。為增加抗干擾的能力，軟件中還加入了數(shù)字濾波功能。每個通道連續(xù)采樣16次后再進行平均處理，然后將高8位結(jié)果送出，其匯編語言源程序清單如下： $NOMOD51 $INCLUDE（） ;使用ADμC812預(yù)定義符 Timer_ms_const equ(65536-9216/8);當晶振頻率為11.0592MHz時，10ms對應(yīng)9216個周期 ADC_tlag equ 20H.0;AD轉(zhuǎn)換標志，=1時表示采樣的8路AD值有效 ADC_coun equ 30H;用于指示當前正在處理的ADC通道 ADC_result equ 38H;38H～3FH存入0～7通道的ADC結(jié)果 ADC_acc equ 40H;40～4FH存入0～7通道的累加值 ORG 0000H start： jmp Begin ORG start+0BH Jmp Timer0_interrupt ORG start+100h Begin; mov SP,#60H mov R0,#20H;清工作單元 mov R7,#40H clr A iRAM_init; mov @R0,A inc R0 djnz R7,iRAM_init call Timer0_init;初始化T0為1.25ms中斷一次 call ADC_init;初始化ADC為單次轉(zhuǎn)換 setb EA Controlloop: Jnb ADC_flag,Controlloop …… ；將AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果取走 clr ADC_flag;允許開始下一次轉(zhuǎn)換 jmp Controlloop ADC_init: mov ADCCON1,#01101100B;上電ADC mov ADCCON2,ADC_count；選擇轉(zhuǎn)換通道 ret Timer0_interrupt： setb SCONV;開始單次ADC轉(zhuǎn)換 mov TL0,#LOW(Timer_ms_const)；裝入定時常數(shù) mov TH0,#HIGH(Timer_ms_const) push PSW mov PSW,#00001000B;使用page1 mov R2,A;暫存A累 Timer0_int_ADC: jb ADC_flag,Timer0_int_ADC_end;數(shù)據(jù)未取走則退出 Mov A,ADCCON3;讀ADC狀態(tài) jb ACC.7,Timer0_int_ADC mov A,ADC_count anl A,#07H rl A add A,#ADC_acc mov R0,A mov A,ADCDATAL；將ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果加入累加單元 add A,@R0 mov @R0,A inc R0 mov A,ADCDATAH anl A,#0FH addc A,@R0 mov #R0,A inc ADC_count mov A,ADC_count anl A,#07H mov ADCCON2,A;選擇下一通道 mov A,ADC_count cjne A,#80H,Timer0_int_ADC_end mov ADC_count,#0 mov R0,#ADC_acc;數(shù)字濾波后存入ADC結(jié)果 mov R1,#ADC_result mov R7,#08 Timer0_int_save_ADC： clr A mov #R0,A inc R0 xch A,#R0 mov @R1,A inc R0 inc R1 djnz,R7,Timer0_int_save_ADC setb ADC_flag Timer0_int_ADC_end: Mov A,R2 Pop PSW Reti Timer0_init； mov TH0,#HIGH(Timer_ms_const);裝入定時常數(shù) mov TL0,#LOW(Timer_ms_const) anl TMOD,#11110000B orl TMDD,#00000001B Setb ET0;允許T0中斷 Setb TR0;T0開始運行 Ret END |
其中，A/D轉(zhuǎn)換器由基于電容DAC的常規(guī)則逐次逼近轉(zhuǎn)換器組成，可保證的±1LSB的差分非線性和±1/2LSB和積分非線性。在上電時由工廠編程的校準系數(shù)自動下載到ADC，以確保最佳的ADC性能。該校準系數(shù)包括內(nèi)部失調(diào)和增益校準兩個方面，用戶可根據(jù)需要重寫工廠編程的校準系數(shù)，以便使用戶目標系統(tǒng)中端點誤差的影響最小。來自片內(nèi)溫度傳感器的電壓輸出正比于熱力學(xué)溫度，它可通過多路轉(zhuǎn)換器的第9個ADC通道輸入，這方便了溫度測量的實現(xiàn)。
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