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ADμC812的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)及其ISP技術

    關鍵詞：數(shù)據(jù)采集 Flash存儲器 ISP 數(shù)字濾波

在單片機應用如火口荼的今天，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。

一、ADμC812的ADC采集子系統(tǒng)

1.硬件組成結構

ADμC812的ADC采集子系統(tǒng)部分由模擬多路轉換器、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的模擬輸入端的電壓有效輸入范圍與基準源有關。當采用內(nèi)部基準源時，其有效輸入范圍為0～+2.5V；當采用外部基準源時，外部基準源應從Vref端引入，其合適的范圍為+2.3～+5V，相應的模擬輸入端的電壓范圍為0V～Vref。無論如何不應使其輸入電平為負或超過絕對最大允許值AVDD+0.3V。當信號輸入為雙極性時，必須加入電平位移網(wǎng)絡，使其變?yōu)閱螛O性信號輸入，如圖2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轉換器。其中，A/D轉換器由基于電容DAC的常規(guī)則逐次逼近轉換器組成，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溫度，它可通過多路轉換器的第9個ADC通道輸入，這方便了溫度測量的實現(xiàn)。

2.軟件控制特性

可編程性是應用系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。為適應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寄存器來設置。

（1）ADCCON1——控制轉換和采集時間

    （2）ADCCON2——控制ADC通道選擇和轉換模式

    
    （3）ADCCON3——ADC狀態(tài)指示

二、ADμC812的系統(tǒng)調試、編程技術

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試時將會帶來一些問題。為方便調試，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)控調試軟件，使其只需少量的外圍器件即可實現(xiàn)聯(lián)機調試，從而大大方便了用戶的使用，縮短了產(chǎn)品的研制周期。啟用調試方式的電路連接如圖3所示。

在上電復位的瞬間，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調試軟件，可實時調試用戶程序。

該調試軟件支持單步、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電平轉換器，用于將TTL電平轉換成RS232電平，以便直接連至PC的串行口，進行聯(lián)機調試或下載程序。

    Quick Start還提供了工作于DOS環(huán)境下的串行下載軟件DownLoad.exe。運行該軟件可直接將用戶程序編程到ADμC812芯片中的程序Flash存儲器中，免除了需用編程器和封裝適配器的麻煩，真正實現(xiàn)了在系統(tǒng)可編程。Quick Start開發(fā)工具軟件包可從www.analog.com/microconverter/quick-start.html下載得到。

三、定時ADC編程舉例

該例程主要說明如何利用ADC的單次轉換功能實現(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位結果送出，其匯編語言源程序清單如下：

$NOMOD51

$INCLUDE（） ;使用ADμC812預定義符

Timer_ms_const equ(65536-9216/8);當晶振頻率為11.0592MHz時，10ms對應9216個周期

ADC_tlag equ 20H.0;AD轉換標志，=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為單次轉換

setb EA

Controlloop:

Jnb ADC_flag,Controlloop

…… ；將AD轉換的結果取走

clr ADC_flag;允許開始下一次轉換

jmp Controlloop

ADC_init:

mov ADCCON1,#01101100B;上電ADC

mov ADCCON2,ADC_count；選擇轉換通道

ret

Timer0_interrupt：

setb SCONV;開始單次ADC轉換

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轉換結果加入累加單元

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