單片機內(nèi)部模擬比較器的應(yīng)用

需要注意的是，由于單片機采用端口查詢的方式來檢測比較器的輸出結(jié)果，MCS51系列單片機端口查詢命令需要占用2個機器周期，而定時計數(shù)器則需要在每個機器周期上加1。因此，在使用時有可能在比較器的輸出反轉(zhuǎn)時，程序不能立刻停止定時計數(shù)器，而是要等到下一個機器周期運行到CLRTR0語句時才停止。這樣，定時計數(shù)器的值總為偶數(shù)，這一問題如果不在程序中進(jìn)行處理就會造成誤差。解決的方法是增加I0、Cf的積分時間，即把積分時間加大一倍，再把定時計數(shù)器的讀數(shù)即Tref和Tx除以2，這樣就能把定時計數(shù)器多加了1的誤差去掉而得到正確的結(jié)果。也就是說，如果要得到12位的分辨率，那么就需要有13位的定時計數(shù)器的讀數(shù)。這種算法雖然犧牲了定時計數(shù)器的1位分辨率，加長了轉(zhuǎn)換周期，但是確保了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。對于有模擬比較器輸出跳變中斷的單片機如Z86E08等，上述過程處理起來會更簡單，可用程序在比較器輸出反轉(zhuǎn)時來設(shè)定中斷，并在中斷子程序的開始時停止定時計數(shù)器，其讀數(shù)減去從比較器中斷到執(zhí)行中斷子程序之間的機器周期數(shù)即為實際積分時間。

由于AT89C2051的定時計數(shù)器為16位，所以該A／D轉(zhuǎn)換器的分辨率實際上可以達(dá)到15位。調(diào)整I0和Cf的值就能改變A／D轉(zhuǎn)換器的分辨率，I0和Cf的取值與分辨率和單片機時鐘頻率之間的關(guān)系，應(yīng)滿足下式：

12×2N＋1／（f0 Vmax）≤Cf／IO≤12×216／（f0Vmax）

式中Vmax 為最大模擬輸入電壓，N為分辨率位數(shù)，f0為單片機的時鐘頻率。根據(jù)上式，在設(shè)計時應(yīng)保證足夠長的積分時間以保證分辯率的要求。同時還應(yīng)保證積分時間不能超過單片機的最大定時值，以免引起定時計數(shù)器的溢出。

3 軟件編程

整個工作過程的主要程序如下（該程序采用MCS51匯編語言編寫）。除法子程序和20μs延時子程序分別為：

（1）初始化主程序：