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带有高性能ADC的单片机C805lF060

嵌入式公社?? 2010年11月11日 ?? 收藏0

  2.3.2 采样保持方式

  模/数转换的采样保持方式由ADCnCN型寄存器的ADCnTM位控制,一旦ADCn被启动,其输入将被连续采样,而这时转换尚未开始,当AdnTM位为1,转换开始进行,一个采样周期由18个SAR时钟组成。当用CNVSTRn信号启动转换时,ADC一直采样,直到引脚CNVSTRn上出现一个上跳沿为止。将AdnTM位置为1,就能保证在模拟输入端接外部多路选择器时,满足必要的建立时间。

  2.3.3 建立时间

  如果ADC的输入为高速快变信号,如外部多路选择器的切换或其他跳变信号,则在进行转换之前需要一个最小跟随时间,这个时间取决于ADC的输入电阻,采样电容,外部等效电阻及所期望的转换精度,等效时间常数对单端输入和差分输入都是一样的,给定精度所需要的建立时间可由下式来估算:

  其中A为所需精度,取LSB的小数部分;t为所需的建立时间(秒);n为ADC的位数(16);RT为ADC的输入电阻和外部等效电阻的总和;Cs为采样电容。

  2.4 校准

  模/数转换器在生产厂已经通过非线性、零点偏移和增益误差校准,但也能在系统中单独对ADC0和ADC1的这些参数分别进行校准。校准是通过ADC0型和ADC1型配置寄存器的相应位来进行的,校准参数可用ADC校准指示寄存器(ADC0CPT)和ADC校准参数寄存器(ADC0CCF)读写,ADC0CFF的CPTR位用于ADC0CCF读写特定的校准参数。一般情况下,不必再进行非线性校正,若要进行这种校正,将ADCnLCAL位置1即可启动,校正完成后,由硬件对ADCnLCAL位置0 ,校正参数存放在修正单元中。进行零点和增益校准时,可以使用内部或外部的电压源作为校准源,由ADCnSCAL位来设定。为了保证精度,建议先进行零点校准,后进行增益校准,零点校准可由ADCnOCAL位的置1采启动,校准完成后,由硬件对ADCnOCAL位置0,零点校准可以补偿的偏移误差为满量程的±3.125%,偏移值在ADC的数字化之前加到AINnG输入中;增益校准可通过将ADCnGCAL位的置l来启动,校准完成后,由硬件对ADCnGCAL位置0,增益校准可以补偿的非线性误差约为±3.125%,增益值加到ADC的VREF通路中,用以改变转换器传递函数的斜率。

  2.5 可编程窗口检测器

  ADC0有一个可编程窗口检测器,它能连续地将ADC0的输出与用户设定的限位值进行比较,并监测系统的超值条件是否满足。这一点在中断触发系统中特别有用,既可以节约代码空间和CPU的占用带宽,又能提供快速的响应时间。窗口检测器的中断标志也可用于查询方式,该标志即特殊功能寄存器(ADC0CN)中的AD0INT位。参考字的高低字节被分别装入ADC下限(大于)和上限(小于)寄存器(ADC0GTH/ADC0GTL和ADC0LTH/ADC0LTL)中。单端和差分方式都可以使用窗口检测器,在单端方式中,窗口检测器对寄存器(ADC0GTx/ADC0LTx)与ADC0的输出进行比较,而差分方式是将ADC0和ADC1的组合输出用于比较。应该注意,窗口检测器标志可以在监测到数据落在设定的限位值之内或之外时置位或复位,这取决于对寄存器(ADC0GTx和ADC0LTx)的编程。

  3 应用举例

  图2所示是一个微型弹簧自动测试分选系统的原理框图,单片机(C8051F060)是该系统的控制中心,通过12位DAC的输出产生一个直流电压,送到加力器,加力器将使弹簧产生变形位移,由位移传感器测出位移量,传感器的输出电压送到Ain输入端,经过16位A/D转换得到位移量,根据物理学胡克定理公式:F=-kS,单片机即可计算出弹簧的弹性系数k值。图中,LED阵列用于不同k值的指示,由于C8051F060型单片机有多达59个数字I/O口,所以,液晶显示LCD接口。LED指示矩阵接口及键盘扫描接口等,均不需要太多的外扩电路,简化了系统,提高了可靠性。

微型弹簧自动测试分选系统的原理框图

  4 结束语

  近年来,随着大规模集成电路制造技术的不断发展,混合信号单片机的模拟接口性能进一步提高,特别是ADC的功能更加完善,精度从10位、12位、直到16位甚至24位,但综合考虑采样速度等因素,C8051F06X系列单片机以16位精度和1 MS/s的采样速度,以及其他灵活多样的可配置功能,成为目前屈指可数的片上系统混合信号单片机。可以预见,该系列单片机必将在数据采集及智能化仪器仪表等方面得到广泛的应用。


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