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ADμC812的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)及其ISP技術(shù)
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(duì)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器的在系統(tǒng)編程技術(shù)和程序調(diào)試方式；舉例說(shuō)明如何采用中斷方式定時(shí)進(jìn)行AD數(shù)據(jù)采集和數(shù)字濾波的過(guò)程。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 Flash存儲(chǔ)器 ISP 數(shù)字濾波
在單片機(jī)應(yīng)用如火口荼的今天，一個(gè)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(gè)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(chǔ)器、640字節(jié)的閃速/電可擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、看門狗定時(shí)器、640字節(jié)的閃速/電可擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)視器、I2C兼容的SPI和標(biāo)準(zhǔn)的UART串行I/O模塊及靈活的電源管理方案等等，真正實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的單片機(jī)。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(zhǔn)源和ADC校正、控制邏輯組成，其組成如圖1所示。
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ADμC812的模擬輸入端的電壓有效輸入范圍與基準(zhǔn)源有關(guān)。當(dāng)采用內(nèi)部基準(zhǔn)源時(shí)，其有效輸入范圍為0～+2.5V；當(dāng)采用外部基準(zhǔn)源時(shí)，外部基準(zhǔn)源應(yīng)從Vref端引入，其合適的范圍為+2.3～+5V，相應(yīng)的模擬輸入端的電壓范圍為0V～Vref。無(wú)論如何不應(yīng)使其輸入電平為負(fù)或超過(guò)絕對(duì)最大允許值A(chǔ)VDD+0.3V。當(dāng)信號(hào)輸入為雙極性時(shí)，必須加入電平位移網(wǎng)絡(luò)，使其變?yōu)閱螛O性信號(hào)輸入，如圖2所示。
ADμC812可工作在-40～+85℃的工業(yè)級(jí)范圍，有3V和5V兩種供電工作方式，以便進(jìn)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。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(shí)由工廠編程的校準(zhǔn)系數(shù)自動(dòng)下載到ADC，以確保最佳的ADC性能。該校準(zhǔn)系數(shù)包括內(nèi)部失調(diào)和增益校準(zhǔn)兩個(gè)方面，用戶可根據(jù)需要重寫(xiě)工廠編程的校準(zhǔn)系數(shù)，以便使用戶目標(biāo)系統(tǒng)中端點(diǎn)誤差的影響最小。來(lái)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(guò)多路轉(zhuǎn)換器的第9個(gè)ADC通道輸入，這方便了溫度測(cè)量的實(shí)現(xiàn)。
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(shì)。為適應(yīng)不同信號(hào)源的實(shí)際需求，ADμC812片內(nèi)ADC模塊內(nèi)的所有部件都能方便地通過(guò)3個(gè)SFR寄存器來(lái)設(shè)置。
（1）ADCCON1——控制轉(zhuǎn)換和采集時(shí)間
（2）ADCCON2——控制ADC通道選擇和轉(zhuǎn)換模式
（3）ADCCON3——ADC狀態(tài)指示
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(jìn)行程序調(diào)試時(shí)將會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)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(shí)用的監(jiān)控調(diào)試軟件，使其只需少量的外圍器件即可實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)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(jìn)入監(jiān)控調(diào)試支援方式。在此方式下，通過(guò)基于PC的Quick Start開(kāi)發(fā)工具包，即可下載用戶程序。通過(guò)運(yùn)行于Microsoft Windows系統(tǒng)下的下的ADμC.exe調(diào)試軟件，可實(shí)時(shí)調(diào)試用戶程序。
該調(diào)試軟件支持單步、斷點(diǎn)和連續(xù)運(yùn)行等工作方式，可方便地觀察MCU的運(yùn)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(kāi)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(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)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(yùn)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(chǔ)器中，免除了需用編程器和封裝適配器的麻煩，真正實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)可編程。Quick Start開(kāi)發(fā)工具軟件包可從www.analog.com/microconverter/quick-start.html下載得到。
三、定時(shí)ADC編程舉例
該例程主要說(shuō)明如何利用ADC的單次轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)定時(shí)采樣的目的。定時(shí)器T0用于1.25ms定時(shí)，8個(gè)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(gè)通道連續(xù)采樣16次后再進(jìn)行平均處理，然后將高8位結(jié)果送出，其匯編語(yǔ)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(dāng)晶振頻率為11.0592MHz時(shí)，10ms對(duì)應(yīng)9216個(gè)周期
ADC_tlag equ 20H.0;AD轉(zhuǎn)換標(biāo)志，=1時(shí)表示采樣的8路AD值有效
ADC_coun equ 30H;用于指示當(dāng)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,Co
ntrolloop
…… ；將AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果取走
clr ADC_flag;允許開(kāi)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(kāi)始單次ADC轉(zhuǎn)換
mov TL0,#LOW(Timer_ms_const)；裝入定時(shí)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(shí)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(kāi)始運(yùn)行
Ret
END
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