佛山网站建设咨询,大连手机自适应网站建设公司,万网主机怎么做网站,网站设计建设公司服务商书中该节讲述的电路通过ADC芯片将电位器的阻值转换为电压量#xff0c;然后使用单片机输出PWM进行电路控制。本电路也可扩展应用至需要模拟量输入与输出的场合。
目录
一、系统设计思路
二、各模块电路分析
2.1电路构成
2.2工作状态分析
三、程序分析
3.1 变量定义
3.…书中该节讲述的电路通过ADC芯片将电位器的阻值转换为电压量然后使用单片机输出PWM进行电路控制。本电路也可扩展应用至需要模拟量输入与输出的场合。
目录
一、系统设计思路
二、各模块电路分析
2.1电路构成
2.2工作状态分析
三、程序分析
3.1 变量定义
3.2 延时程序
3.3 ADC0809采集程序
3.4 主程序
3.5 模拟时钟
四、电路仿真结果
五、番外
5.1 关于此电路
5.2 ADC0809与逐次渐进式AD采样方法
参考资料 一、系统设计思路
书中使用的系统方案如图1-1所示 图1-1 系统方案框图
系统使用了电位器-ADC采集电路-单片机PWM输出-电机驱动电路的方案。使用电位器的模拟量作为输入用使用ADC芯片将之转换为数字信号用ADC芯片采集后控制产生PWM波最后使用电机驱动电路驱动电机工作。
二、各模块电路分析
模块电路如图2-1所示 图2-1 整体电路图
2.1电路构成
电路比较简单由单片机、ADC芯片与电动机驱动电路构成。
51单片机的P1端口引脚与ADC芯片输出端相连用于采集数字化后的模拟量。采集后再由P3.7引脚输出PWM波。由于仿真软件没有电位器和可调电阻这样的器件所以书中使用了一个恒压源代替电位器做模拟输入。
驱动电路部分书中使用了两级NPN三极管驱动电机。
2.2工作状态分析
电路工作是数据流向如下
1、电位器调节产生的电压输入到ADC芯片的IN0端口
2、ADC采集芯片将模拟量转换为数字量并在OUT端输出
3、单片机采集转换后的数字信号
4、单片机根据数字信号产生PWM波控制电机旋转
三、程序分析
3.1 变量定义
#include reg51.h
#include stdio.hsbit EOC P2^6;
sbit START P2^5;
sbit OE P2^7;
sbit CLK P2^4;
sbit PWM P3^7;
unsigned char ad_data;
图3-1 程序头文件及变量定义
程序的变量定义如图3-1所示。程序使用ad_data存储采样后的值sbit位定义配置的变量名称和电路图中一致。此处不做赘述。
3.2 延时程序
void delay_ms(unsigned int z)
{unsigned int x,y;for(xz;x0;x--)for(y110;y0;y--){;}
}
图3-2 延时函数
延时子函数如图3-2所示。51单片机每12个时钟周期为一个机器周期每10个时钟震荡为一个时钟周期。
对于书中采用的12M晶振有1机器周期12时钟周期120时钟震荡即1机器周期为1us。
C:0x0019 D3 SETB C
C:0x001A EF MOV A,R7
C:0x001B 9400 SUBB A,#0x00
C:0x001D EE MOV A,R6
C:0x001E 9400 SUBB A,#0x00
C:0x0020 4014 JC C:0036
C:0x0022 7D6E MOV R5,#0x6E
C:0x0024 7C00 MOV R4,#0x00
C:0x0026 ED MOV A,R5
C:0x0027 1D DEC R5
C:0x0028 7001 JNZ C:002B
C:0x002A 1C DEC R4
C:0x002B ED MOV A,R5
C:0x002C 4C ORL A,R4
C:0x002D 70F7 JNZ C:0026
C:0x002F EF MOV A,R7
C:0x0030 1F DEC R7
C:0x0031 7001 JNZ C:0034
C:0x0033 1E DEC R6
C:0x0034 80E3 SJMP delay_ms(C:0019)
C:0x0036 22 RET
图3-3 延时函数的汇编代码
反汇编程序如图3-3所示。其中SETB置位指令耗时1机器周期MOV指令在有寄存器Rn或累加器A参与时耗时1周期含有立即数时耗时两周期SUBB减法指令耗时1周期DEC减1指令耗时1周期条件跳转指令JC和JNE均耗时2周期位或运算指令ORL耗时2周期SJUM跳转指令耗费2周期此外调用程序时的LCALL和返回时的RET指令各耗费2周期。
故可算出延时函数最内层循环总共占用了单片机的周期数即0x0026~0x0024地址程序的执行一次占用的周期数为9周期循环110次即为990周期再加上外层for循环必定执行的两次带立即数的MOV一次使用寄存器的MOV一次DEC自减指令一次ORL或指令一次条件跳转JNZ共占用了9周期。和预期延时1ms基本一致。
3.3 ADC0809采集程序
void ADC0809()
{OE 0;START 0;START 1;START 0;delay_ms(1);while(!EOC);OE 1;ad_data P1;OE 0;
}
图3-4 ADC0809采集程序
采集程序相对简单。给STARTP2^5一个正脉冲后延时1ms等待EOCend-of-conversion的转换完毕此时EOC由芯片内部电路置1随后将输出使能OE置1将P1输入存入8位变量ad_data最后将输出使能置0完成采集。
3.4 主程序
void main(void){ // Write your code hereEA 1;TMOD0x02;TH0 216;TL0 216;TR0 1;ET0 1;while (1){ADC0809();PWM 1;delay_ms(ad_data);PWM 0;delay_ms(255-ad_data);}}
图3-5 主程序
主程序循环读取ADC采样值根据采样值模拟出PWM波。显然程序的PWM频率较低。
3.5 模拟时钟
void t0() interrupt 1 using 0
{CLK ~CLK;
}
图3-6 时钟模拟程序
本电路使用单片机的管脚P2^4作为ADC芯片时钟信号输入时钟模拟电路在每次timmer0中断执行时给CLK变量取反即翻转P2^4的输出。
四、电路仿真结果
电路仿真结果如图4-1到图4-4四图可知电位器产生的电压确能控制程序PWM波若周老师书中的PWM是使用定时器产生频率将会更高控制性能也会更好。 图4-1 500mV电压模拟输出结果 图4-2 1V电压模拟输出结果 图4-3 3V电压模拟输出结果 图4-4 5V电压模拟输出结果 五、番外
5.1 关于此电路
此电路是典型的使用模拟量输入控制数字量PWM输出的电路实例。虽然现在已经很少见到51单片机作为实际使用现在的芯片也基本都可以直接使用管脚进行AD采样但本电路仍十分具有代表意义。
5.2 ADC0809与逐次渐进式AD采样方法
ADC0809芯片是一款8位逐次逼近式模数转换器8位意为其采样分辨率为2^8次方即分辨率是256 图5-1 ADC0809说明
逐次渐进式AD采样方法如图5-1所示。逐次渐进式比较电路共有256个内部电阻内部数字开关由SARsuccessive approximation register逐次逼近寄存器控制。当电压变化时SAR控制内部电路开关利用电阻的分压完成模/数转换。
图中Figure 4和5分别是A/D转换曲线和A/D绝对精度曲线读者可在数据手册中找到详细介绍此处不做赘述。
参考资料
[1] 周润景,谢亚楠.常用控制电路设计及应用[M].北京:电子工业出版社,2017:9
[2] ADC0808/ADC0809 8-Bit μP Compatible A/D Converters with 8-Channel Multiplexer[M].Texas Instruments,SNAS535H–OCTOBER 1999–REVISED MARCH 2013:9
