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[導(dǎo)讀]1 COP820CJ芯片介紹COP820CJ 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一款8位單片機,它內(nèi)含64字節(jié)RAM和1k字節(jié)ROM,并帶有24個I/O口,時鐘頻率為10MHz,工作電壓為 2.5~6.0V。 COP820 CJ具有多輸入喚醒(MIWU)、低壓復(fù)位保護

1 COP820CJ芯片介紹

COP820CJ 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一款8位單片機,它內(nèi)含64字節(jié)RAM和1k字節(jié)ROM,并帶有24個I/O口,時鐘頻率為10MHz,工作電壓為 2.5~6.0V。 COP820 CJ具有多輸入喚醒(MIWU)、低壓復(fù)位保護、片上模擬比較器和低電磁輻射設(shè)計等功能,其I/O口可編程為三態(tài)、推挽輸出、弱上拉輸入等類型。

COP820CJ的端口分為L/I/D/G四類。其中I口為4位輸入端口,D口為4位輸出端口,G口有6位I/O口和2位輸入口,L口為8位I/O 口。同時L口也是芯片的喚醒端口,其中L1和L2又是比較器輸入口,L3又是比較器輸出口。L口配有數(shù)據(jù)寄存器(LDATA[0DOH])和配置寄存器(LCONF[0D1H]),兩寄存器可共同決定該端口的狀態(tài)。具體關(guān)系見表1所列。

COP820CJ的片上RAM、端口、寄存器均可映射到00H~FEH的數(shù)據(jù)內(nèi)存空間,其中C0~CFH段主要是喚醒及用看門狗控制寄存器,D0~DFH 段有8個端口類寄存器,E0~EFH段為計時器和系統(tǒng)寄存器。00~2FH及F0~FFH為RAM地址。其中,F(xiàn)0~FEH段可用作寄存器,并包括B地址寄存器[FCH]、X地址寄存器[FEH]和SP堆棧指針[FDH]三個專用寄存器。

2 COP820CJ的工作原理

2.1基本原理

利用COP820CJ的片上模擬比較器和脈沖寬度調(diào)制方式可以構(gòu)成由軟件調(diào)控且輸入范圍可變的A/D轉(zhuǎn)換器。其工作原理圖見圖1所示。圖中,L1和L2 為比較器輸入端,當(dāng)電容電壓小于輸入電壓時, L3端輸出高電平脈沖。反之,L3輸出低脈沖,并對低脈沖減1計數(shù)。電路中的輸入電壓可通過L1、L2之間并聯(lián)的兩個背向二極管對電容C1快速充放電,以使兩者電位迅速接近。

比較器允許的輸入電壓為0.4V~VCC-1. 5V(此時電容電壓與充電、放電時間之間為近似線性關(guān)系),實際輸入電壓范圍可能要更小一些。因此,可以通過設(shè)定高低脈沖的參數(shù)使電容電壓始終保持在測量范圍之內(nèi)。若電源為5V,時鐘頻率為10MHz,脈沖周期為24個,即2.4μs,輸入電壓范圍是1.0V~3.3V。那么,可以設(shè)置高脈沖為先低8個時鐘,再高16個時鐘;設(shè)置低脈沖為先高5個時鐘,再低19個時鐘。這樣,如果L3始終輸出高脈沖,電容電壓VH將近似為VCC×16/24=3.30V;如果L3始終輸出低電平,電容電壓VL則近似為VCC×5/24=1.04V。進行A/D轉(zhuǎn)換時,L3可根據(jù)比較結(jié)果輸出高低脈沖,當(dāng)脈沖數(shù)足夠多時,計數(shù)器的值即代表了輸入的電壓值,并可用下式表示:

其中,NTON為計數(shù)器的值,NTOTAL為總脈沖數(shù)。

2.2轉(zhuǎn)換時間及分辨率

由于脈沖周期為2.4μs,若脈沖總數(shù)為100,那么,進行兩次計數(shù)的轉(zhuǎn)換時間近似為2.4×100×2=480μs。當(dāng)輸入為高速變化的信號時,只需減少脈沖總數(shù)即可。如脈沖總數(shù)為100,輸入電壓為1.0~3.3V,則分辨率為23mV。為提高分辨率,可先對輸入信號進行粗測,然后調(diào)整高低脈沖的占空比,以使對應(yīng)電壓略超出測量結(jié)果的上下限值,這樣即可獲得更高的分辨率。

3軟件設(shè)計

圖 2所示是用COP820CJ設(shè)計的A/D轉(zhuǎn)換器的工作軟件流程圖。其中,控制寄存器2(CNTRL2[CC])的第三位是比較器允許位,第四位為比較器輸出。X指令為交換兩寄存器中的數(shù)據(jù)。

“SBIT(RBIT)i,n”指令為將n 寄存器的第i位置1(0)“IFBITi,n”指令在n寄存器的第i位為1時執(zhí)行下一條指令,否則跳過。“DRSZn”指令的作用是先將寄存器n的值減 1,如結(jié)果非零,則執(zhí)行下一條指令,否則跳過。

要保證脈沖周期為24個時鐘,必須精確計算指令周期。其指令周期的時鐘數(shù)分別為:


參考文獻
[1]COP820CJData Sheet.National Semiconductor, 1999,5.
[2]劉樂善.微型計算機接口技術(shù)原理及應(yīng)用[M]. 1996,3.
 

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