基于單片機(jī)C8051F410的精確信號(hào)模擬電路設(shè)計(jì)

　　本電路中運(yùn)用c語言編程來實(shí)現(xiàn)PWM控制，利用C8051F410芯片的可編程計(jì)數(shù)器陣列組成PWM發(fā)生器。C805IF410芯片的可編程計(jì)數(shù)器陣列由一個(gè)專用的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和3個(gè)16位捕捉/比較模塊組成．捕捉/比較模塊有六種工作方式：邊沿觸發(fā)捕捉、軟件定時(shí)器、高速輸出、頻率輸出、8位PWM和16位PWM。每個(gè)捕捉，比較模塊的丁作方式都可以被獨(dú)立配置。對(duì)PCA的配置和控制是通過系統(tǒng)控制器的特殊功能寄存器來實(shí)現(xiàn)的．主要有以下幾個(gè)：

　　1） PCAOCN可編程計(jì)數(shù)器陣列控制寄存器。該寄存器包括溢出標(biāo)志、運(yùn)行控制標(biāo)志以及捕捉/比較標(biāo)志。

　　2） PCAOMD可編程計(jì)數(shù)器陣列方式寄存器。該寄存器用于設(shè)置可編程計(jì)數(shù)器陣列的工作模式及時(shí)鐘源。

　　3） PCAOCPMn可編程計(jì)數(shù)器陣列捕捉/比較寄存器。該寄存器可進(jìn)行捕捉/比較模塊n的工作方式。

　　4） PCAOCPn可編程計(jì)數(shù)器陣列捕捉，比較寄存器（高低字節(jié)）。該寄存器用于設(shè)置捕捉/比較模塊n的高低字節(jié)。

　　本電路主要利用PCA模塊2來產(chǎn)生PWM波形。初始設(shè)置PCAOCN為0x40．置位PCA模塊2捕捉/比較標(biāo)志．在發(fā)生一次捕捉時(shí)該位由硬件置位，該位置‘1’將導(dǎo)致CPU轉(zhuǎn)向PCA中斷服務(wù)程序。初始設(shè)置PCAOMD為0x08．PCA計(jì)數(shù)器，定時(shí)器時(shí)鐘選擇系統(tǒng)時(shí)鐘。初始設(shè)置 PCAOCPM2為0xc2，使能16位脈沖寬度調(diào)制、比較器功能和PCA模塊2的脈寬調(diào)制方式。PCAOCP2的值將在程序流程中實(shí)時(shí)設(shè)定。軟件流程如圖3所示。

　　圖3軟件流程圖

　　具體實(shí)現(xiàn)方法與步驟如下：

　　1）初始設(shè)置：根據(jù)設(shè)定電壓值生成初始PWM波形和頻率參數(shù)。

　　2）電壓測(cè)最：測(cè)量此時(shí)輸出電壓和設(shè)定值之間的偏差，用于調(diào)整PWM參數(shù)。

　　3）調(diào)整PWM參數(shù)：把設(shè)定的輸出電壓與實(shí)際讀取到的輸出電壓進(jìn)行比較．若實(shí)際電壓值偏小，則向增加輸出電壓的方向調(diào)整PWM的占空比；若實(shí)際電壓偏大，則向減小輸出電壓的方向調(diào)整PWM的占空比。

　　4）使能PWM輸出。

　　另外．在軟件PWM的調(diào)整過程中還要注意ADC的讀數(shù)偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾。合理采用算術(shù)平均法等數(shù)字濾波技術(shù)。

　　4 結(jié)論

　　本電路針對(duì)裝備維護(hù)存在的實(shí)際問題。基于C8051F410單片機(jī)，利用PWM調(diào)制技術(shù)和負(fù)反饋測(cè)量技術(shù)克服了原電路因工作點(diǎn)不穩(wěn)定的問題。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將本電路替換掉原來的模擬電路模塊后，榆測(cè)設(shè)備重測(cè)合格的現(xiàn)象不再出現(xiàn)。本電路從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，抗噪性能強(qiáng)，工作穩(wěn)定，具有較高的輸出精度，對(duì)于同類電路的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：本文基于C8051F410單片機(jī)，采用PWM調(diào)制技術(shù)和負(fù)反饋測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新的精確信號(hào)模擬電路，能程控輸出高精度模擬電壓信號(hào)，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，抗噪性能強(qiáng)，有效抑制了信號(hào)產(chǎn)生電路普遍存在的工作點(diǎn)漂移問題，具有一定的借鑒意義。