ADμC812的数据采集子系统及其ISP技术_单片机论文
关键词：数据采集 flash存储器 isp 数字滤波
在单片机应用如火口荼的今天，一个真正的单片在系统可编程全智能数据采集系统终于出现了。它就是ad公司最新推出的嵌入式flash mcu微转换器adμc812。
adμc812在单个芯片内集成了8路12位adc采集系统、2路12位dac、80c52mcu内核、8kb的闪速/电可擦除程序存储器、640字节的闪速/电可擦除数据存储器、看门狗定时器、640字节的闪速/电可擦除数据存储器、看门狗定时器、电源监视器、i2c兼容的spi和标准的uart串行i/o模块及灵活的电源管理方案等等，真正实现了单片机应用系统的单片机。限于篇幅，本文只介绍其adc采集子系统及其在系统编程技术。
一、adμc812的adc采集子系统
1.硬件组成结构
adμc812的adc采集子系统部分由模拟多路转换器、温度传感器、采样保持电路（t/h）、12位逐次逼近比较的adc、+2.5v基准源和adc校正、控制逻辑组成，其组成如图1所示。
adμc812的模拟输入端的电压有效输入范围与基准源有关。当采用内部基准源时，其有效输入范围为0～+2.5v；当采用外部基准源时，外部基准源应从vref端引入，其合适的范围为+2.3～+5v，相应的模拟输入端的电压范围为0v～vref。无论如何不应使其输入电平为负或超过绝对最大允许值avdd+0.3v。当信号输入为双极性时，必须加入电平位移网络，使其变为单极性信号输入，如图2所示。
adμc812可工作在-40～+85℃的工业级范围，有3v和5v两种供电工作方式，以便进一步降低功耗。adc模拟包含了5μs、8通道、12位、单电源a/d转换器。其中，a/d转换器由基于电容dac的常规则逐次逼近转换器组成，可保证的±1lsb的差分非线性和±1/2lsb和积分非线性。在上电时由工厂编程的校准系数自动下载到adc，以确保最佳的adc性能。该校准系数包括内部失调和增益校准两个方面，用户可根据需要重写工厂编程的校准系数，以便使用户目标系统中端点误差的影响最小。来自片内温度传感器的电压输出正比于热力学温度，它可通过多路转换器的第9个adc通道输入，这方便了温度测量的实现。
2.软件控制特性
可编程性是应用系统发展的必然趋势。为适应不同信号源的实际需求，adμc812片内adc模块内的所有部件都能方便地通过3个sfr寄存器来设置。
（1）adccon1——控制转换和采集时间
（2）adccon2——控制adc通道选择和转换模式
（3）adccon3——adc状态指示
二、adμc812的系统调试、编程技术
目前，由于adμc812只提供表贴封装形式，因而在用仿真器进行程序调试时将会带来一些问题。为方便调试，adμc812a片内除集成了各具特色的硬件模块外，还因化了方便实用的监控调试软件，使其只需少量的外围器件即可实现联机调试，从而大大方便了用户的使用，缩短了产品的研制周期。启用调试方式的电路连接如图3所示。
在上电复位的瞬间，使ea引脚接高电平，psen引脚接一下拉电阻，即可使adμc812进入监控调试支援方式。在此方式下，通过基于pc的quick start开发工具包，即可下载用户程序。通过运行于microsoft windows系统下的下的adμc.exe调试软件，可实时调试用户程序。
该调试软件支持单步、断点和连续运行等工作方式，可方便地观察mcu的运行结果，包括内部ram、sfr、程序flash eeprom和数据flash eeprom等单元的内容。从而提高了工作效率，缩短了产品的开发周期。图3中max232为rs232电平转换器，用于将ttl电平转换成rs232电平，以便直接连至pc的串行口，进行联机调试或下载程序。
quick start还提供了工作于dos环境下的串行下载软件download.exe。运行该软件可直接将用户程序编程到adμc812芯片中的程序flash存储器中，免除了需用编程器和封装适配器的麻烦，真正实现了在系统可编程。quick start开发工具软件包可从www.analog.com/microconverter/quick-start.html下载得到。
三、定时adc编程举例
该例程主要说明如何利用adc的单次转换功能实现定时采样的目的。定时器t0用于1.25ms定时，8个通道完成一次数据采集需要10ms。为增加抗干扰的能力，软件中还加入了数字滤波功能。每个通道连续采样16次后再进行平均处理，然后将高8位结果送出，其汇编语言源程序清单如下：
$nomod51
$include（） ;使用adμc812预定义符
timer_ms_const equ(65536-9216/8);当晶振频率为11.0592mhz时，10ms对应9216个周期
adc_tlag equ 20h.0;ad转换标志，=1时表示采样的8路ad值有效
adc_coun equ 30h;用于指示当前正在处理的adc通道
adc_result equ 38h;38h～3fh存入0～7通道的adc结果
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;清工作单元
mov r7,#40h
clr a
iram_init;
mov @r0,a
inc r0
djnz r7,iram_init
call timer0_init;初始化t0为1.25ms中断一次
call adc_init;初始化adc为单次转换
setb ea
controlloop:
jnb adc_flag,controlloop
…… ；将ad转换的结果取走
clr adc_flag;允许开始下一次转换
jmp controlloop
adc_init:
mov adccon1,#01101100b;上电adc
mov adccon2,adc_count；选择转换通道
ret
timer0_interrupt：
setb sconv;开始单次adc转换
mov tl0,#low(timer_ms_const)；装入定时常数
mov th0,#high(timer_ms_const)
push psw
mov psw,#00001000b;使用page1
mov r2,a;暂存a累
timer0_int_adc:
jb adc_flag,timer0_int_adc_end;数据未取走则退出
mov a,adccon3;读adc状态
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；将adc转换结果加入累加单元
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;选择下一通道
mov a,adc_count
cjne a,#80h,timer0_int_adc_end
mov adc_count,#0
mov r0,#adc_acc;数字滤波后存入adc结果
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);装入定时常数
mov tl0,#low(timer_ms_const)
anl tmod,#11110000b
orl tmdd,#00000001b
setb et0;允许t0中断
setb tr0;t0开始运行
ret
end