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根据C8051F410的信号模仿电路设计

为了实现对发射装置的自动测试。所有利用微机技术设计新型的检测仪。以CPU模块为核心,通过程序控制DA转换器来产生三组精确在不同的时

  为了完成对发射设备的主动测验。一切运用微机技能规划新式的检测仪。以CPU模块为中心,经过程序操控D/A转化器来产生三组准确在不同的时段取18个不同的直流电压值的直流电压信号,简化了规划,降低了本钱,完成了测验过程的主动切换。可是以此规划的在检测仪的运用过程中会经常呈现重测合格(RTOK)现象,即检测仪测定某件配备不合格,可是替换仪器或从头开机后再对该配备进行测验时成果杰出。后经剖析.以为首要是检测仪中产生这三组准确信号的模仿电路存在作业点漂移问题,精度不高。电压输出不安稳,然后导致测验状况不正确。

为了处理这个问题,依据C8051F410单片机,并选用PWM调制技能和负反应丈量技能规划了一种新的准确信号模仿电路,以到达有用按捺作业点漂移问题,并进步模仿电路输出精度.然后完成处理配备保护运用作业中存在的实践问题。

  1 电路结构及原理
  电路规划选用了闭环操控结构,如图l所示。以C8051F410单片机为中心,经过程序设定需求输出电压的初始参数,操控单片机内部的PCA(可编程计数器阵列)产生恰当的PWM波形,C805IF410芯片的可编程计数器阵列由一个专用的16位计数器/定时器和3个16位捕捉/比较模块组成,经二级信号扩大电路和推挽式输出电路扩大后得到准确直流电压信号。为了按捺作业点漂移并确保满意的输出精度,经过将输出信号经分压后引回至C8051F410单片机,运用单片机内部的数/模转化器丈量该电压,并与初始设定参数相比较,终究经由程序调理PWM波形的占空比,然后完成具有高可靠性和较高精度的直流电压输出信号。
电路运用单片机的PWM端口,在不改动PWM方渡周期的前提下.经过软件的办法调整单片机的PWM操控寄存器来调整PWM的占空比,然后得到所需求的电压信号。所以要求单片机有必要具有ADC端口和PWM端口这两个必需条件,ADC的位数要求尽量高,单片机的作业速度要求尽量快。经选型发现,C8051F410单片机处理器最高运转时钟可达50MHz,具有6个PCM模块,可完成PWM输出;具有1个12位ADC模块,满意电压丈量精度要求。

2 硬件规划

整个电路以C805IF410单片机为中心,首要包含C8051F410单片机的外围电路规划、扩大电路规划以及电压反应丈量前置电路规划三个部分。如图2所示。

C805IF410单片机有P0、P1、和P2数字/模仿可装备的I/0 口,一切的数字和模仿资源都可以经过这三组24个I/O引脚运用。输出一路准确模仿信号,需求设置—个引脚作为PWM输出口,一个作为ADC输进口。在这里,咱们设置PO.1为PWM输出口,P0.2为ADC输人口。
  外围电路规划包含在线调试和下载电路、外部参阅电压电路和滤波电路。本文运用单片机供给的C2调试接口规划了在线调试和下载电路.如图2左上侧电路所示.经过计算机串口完成单片机的快速编程和体系在线调试。图2下右侧为外部参阅电压电路琏接到单片机的Vref引脚.为单片机ADC等模块供给2.048伏电压参阅.可经过电位器进行调校。

  扩大电路包含二级电压扩大电路和推挽式功率输出电路两个部分.如图2右侧电路所示。
  电压反应丈量前置电路如图2右侧上部所示,本质为分压电路。因为设定C8051F410单片机参阅电压为2.048伏,而输出电压最大值为12伏左右,因而挑选电阻R15=4.3K,R16=20K,电位器Pv1标称电阻为5K,并可经过调理电位器来改动电压倍数。

  3 软件规划

  运用c言语编程来完成PWM操控,并运用C8051F410芯片的可编程计数器阵列组成PWM产生器。捕捉/比较模块有六种作业办法:边缘触发捕捉、软件定时器、高速输出、频率输出、8位PWM和16位PWM。每个捕捉/比较模块的丁作办法都可以被独立装备。对PCA的装备和操控是经过体系操控器的特别功用寄存器来完成的.首要有以下几个:

 1) PCAOMD可编程计数器阵列办法寄存器。该寄存器用于设置可编程计数器阵列的作业方式及时钟源。

2) PCAOCN可编程计数器阵列操控寄存器。该寄存器包含溢出标志、运转操控标志以及捕捉/比较标志。

   3) PCAOCPn可编程计数器阵列捕捉,比较寄存器(凹凸字节)。该寄存器用于设置捕捉/比较模块n的凹凸字节。

  4) PCAOCPMn可编程计数器阵列捕捉/比较寄存器。该寄存器可进行捕捉/比较模块n的作业办法。

如图3所示,本电路首要运用PCA模块2来产生PWM波形。初始设置PCAOCN为0x40,置位PCA模块2捕捉/比较标志,在产生一次捕捉时该位由硬件置位,该方位‘1’将导致CPU转向PCA中止服务程序。初始设置PCAOMD为0x08.PCA计数器,定时器时钟挑选体系时钟。初始设置PCAOCPM2为0xc2,使能16位脉冲宽度调制、比较器功用和PCA模块2的脉宽调制办法。PCAOCP2的值将在程序流程中实时设定。

详细完成办法与过程如下:

  1)初始设置:依据设定电压值生成初始PWM波形和频率参数。

  2)电压丈量:丈量此刻输出电压和设定值之间的误差,用于调整PWM参数。

  3)调整PWM参数:把设定的输出电压与实践读取到的输出电压进行比较.若实践电压值偏小,则向添加输出电压的方向调整PWM的占空比;若实践电压偏大,则向减小输出电压的方向调整PWM的占空比。

  4)使能PWM输出。

  别的.在软件PWM的调整过程中还要留意ADC的读数误差和电源作业电压等引进的纹波搅扰。合理选用算术平均法等数字滤波技能。

  4 定论

  依据C8051F410单片机,选用PWM调制技能和负反应丈量技能规划了一种新的准确信号模仿电路,克服了原电路因作业点不安稳的问题。经试验验证,榆测设备重测合格的现象不再呈现。本电路从处理器到被控体系信号都是数字方式的,无需进行数模转化,抗噪功能强,作业安稳,具有较高的输出精度,关于同类电路的规划具有必定的学习含义。

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