模拟外设PowerPoint演示文稿

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1、C8051F120的模拟外设的模拟外设C8051F120的模拟外设包括：的模拟外设包括：2个模拟电压比较器个模拟电压比较器1个电压基准源个电压基准源1个个12位逐次比较逼近位逐次比较逼近ADC1个个8位逐次比较逼近位逐次比较逼近ADC2个个12位位DAC可编程模拟电压比较器可编程模拟电压比较器模拟电压比较器工作原理：模拟电压比较器工作原理：可编程模拟电压比较器可编程模拟电压比较器比较器比较器0原理框图原理框图比较器比较器1原理框图原理框图两个比较器相似，只学一个即可两个比较器相似，只学一个即可每个比较器都有专用的输入引脚。每个比较器的输出都可以每个比较器都有专用的输入引脚。每个比较器的输出都可

2、以经经I/O 交叉开关连到外部引脚。交叉开关连到外部引脚。由图可知与比较器由图可知与比较器0相关有相关有2个个SFR。CPT0CN:比较器比较器0 控制寄存器控制寄存器上升沿、下降沿中断标志位上升沿、下降沿中断标志位位一旦被置位一旦被置1，将一直保，将一直保持持1状态直到被软件清除。状态直到被软件清除。CPT0CN:比较器比较器0 控制寄存器控制寄存器正向回差电压见下页图正向回差电压见下页图负向回差电压见下页图负向回差电压见下页图CPT0MD:比较器比较器0 方式选择寄存器方式选择寄存器位位5：CP0RIE：比较器：比较器0 上升沿中断使能位。上升沿中断使能位。0：比较器：比较器0 上升沿中断

3、禁止。上升沿中断禁止。1：比较器：比较器0 上升沿中断使能。上升沿中断使能。位位4：CP0FIE：比较器：比较器0 下降沿中断使能位。下降沿中断使能位。0：比较器：比较器0 下降沿中断禁止。下降沿中断禁止。1：比较器：比较器0 下降沿中断使能。下降沿中断使能。CPT0MD:比较器比较器0 方式选择寄存器方式选择寄存器功耗最大功耗最大最慢最慢注意：注意：比较器比较器0可以被配置成复位源，比较器可以被配置成复位源，比较器1不可以。不可以。比较器在被使能后有一个上电时间（见表比较器在被使能后有一个上电时间（见表10.1），在此时间），在此时间后比较器输出才能达到稳定。后比较器输出才能达到稳定。在比较

4、器上电后，上升沿和下降沿标志位的状态是不确定在比较器上电后，上升沿和下降沿标志位的状态是不确定的，因此应在比较器中断被使能前或比较器被配置为复位的，因此应在比较器中断被使能前或比较器被配置为复位源之前将这些标志位用程序手动清源之前将这些标志位用程序手动清0。关注表关注表10-1(比较器电器特性表比较器电器特性表)，尤其注意模拟电压输入范，尤其注意模拟电压输入范围：输入可以承受围：输入可以承受-0.25V 到到(AV+)+0.25V 的外部驱动电压的外部驱动电压而不至损坏或发生工作错误。而不至损坏或发生工作错误。C8051F120的电压基准的电压基准C8051F120内部电压基准电路内部电压基准

5、电路,由一个由一个1.2V、15ppm/的带的带隙电压基准发生器和一个两倍增益的输出缓冲放大器组成。隙电压基准发生器和一个两倍增益的输出缓冲放大器组成。内部基准电压可以通过内部基准电压可以通过VREF 引脚连到单片机片外引脚连到单片机片外(给别的模给别的模块和单片机自身提供电压基准块和单片机自身提供电压基准)，VREF 引脚对引脚对AGND 的负载的负载最大不能超过最大不能超过200 A。建议在。建议在VREF 引脚与引脚与AGND 之间接入之间接入0.1 F 和和4.7 F 的旁路电容。的旁路电容。见下页图见下页图见下页图见下页图见下页图见下页图见下页图见下页图注意注意C8051F120的的

6、DAC每个DAC 的输出摆幅均为0V 到(VREF-1LSB)，对应的输入码范围是0 x000 到0 xFFF。DAC0框图框图DAC1框图框图两个两个DA相似，只学一个即可。相似，只学一个即可。与与DAC0相关的相关的3个个SFR(灰色灰色)注意字节地址相邻注意字节地址相邻DAC0CN:DAC0 控制寄存器控制寄存器位位7：DAC0EN：DAC0 使能位使能位0：DAC0 禁止。禁止。DAC0 输出引脚被禁止，输出引脚被禁止，DAC0 处于低功耗处于低功耗停机方式停机方式1：DAC0 使能。使能。DAC0 输出有效；输出有效；DAC0 处于工作状态。处于工作状态。DAC0CN:DAC0 控制

7、寄存器控制寄存器位位4-3：DAC0MD1-0：DAC0 方式位。方式位。00：DAC 输出输出更新更新发生在写发生在写DAC0H 时。时。01：DAC 输出输出更新更新发生在定时器发生在定时器3 溢出时。溢出时。10：DAC 输出输出更新更新发生在定时器发生在定时器4 溢出时。溢出时。11：DAC 输出输出更新更新发生在定时器发生在定时器2 溢出时。溢出时。所谓更新就是指所谓更新就是指DAC寄存器内容寄存器内容(灰灰色，一级缓存，色，一级缓存，SFR)进入进入DAC锁存锁存器器(黄色，二级缓存黄色，二级缓存)后在进入后在进入DAC中，进行中，进行DA转换，并输出模拟量。转换，并输出模拟量。根

8、据软件命令更新输出根据软件命令更新输出(DAC0CN.4:3=00)时时，要先写，要先写DAC0L，再写，再写DAC0H，写完，写完DAC0H后，一级缓存自动进二后，一级缓存自动进二级缓存，开始级缓存，开始DA转换。转换。基于定时器溢出的输出更新时基于定时器溢出的输出更新时，先写，先写DAC0L、DAC0H，然，然后等待定时器溢出，溢出时，一级缓存自动进二级缓存，开后等待定时器溢出，溢出时，一级缓存自动进二级缓存，开始始DA转换。转换。DAC0CN:DAC0 控制寄存器控制寄存器C8051F120的的AD2C8051F120的的ADC2 包括一个包括一个8 通道的可编程配置的模拟多通道的可编程

9、配置的模拟多路开关路开关(AMUX2)，一个可编程增益放大器，一个可编程增益放大器(PGA2)和一个和一个500ksps、8 位分辨率的逐次逼近寄存器型位分辨率的逐次逼近寄存器型ADC，该，该ADC 中中集成了跟踪保持电路。集成了跟踪保持电路。原码原码补码补码AD2的模拟多路开关的模拟多路开关AMUX2ADC2 有有8 个模拟量输入，通过模拟多路开关个模拟量输入，通过模拟多路开关8选选1。注意：注意：AD2没有专用输入引脚没有专用输入引脚AMX2SL:AMUX2 通道选择寄存器通道选择寄存器八选一八选一AD2的可编程增益放大器的可编程增益放大器PGA2可编程增益放大器作用：对可编程增益放大器作

10、用：对8选选1后的模拟信号放大后的模拟信号放大K倍，倍，K由由程序设定。程序设定。见下页见下页ADC2 的工作方式的工作方式ADC2 的最高转换速度为的最高转换速度为500ksps(最快最快2微秒完成一次微秒完成一次AD转转换换)。ADC2 的转换时钟（的转换时钟（SAR2 时钟）来源于系统时钟分频。时钟）来源于系统时钟分频。由由ADC2CF 寄存器的寄存器的AD2SC 位决定。位决定。ADC2 转换时钟频率转换时钟频率最大为最大为6 MHz。启动转换条件启动转换条件1.向向ADC2CN 的的AD2BUSY 位写位写1；2.定时器定时器3 溢出（即定时的连续转换）；溢出（即定时的连续转换）；3

11、.外部外部ADC 转换启动信号转换启动信号CNVSTR2 的上升沿；的上升沿；4.定时器定时器2 溢出（即定时的连续转换）。溢出（即定时的连续转换）。5.向向ADC0CN 的的AD0BUSY 位写位写1（用一个软件命令启动（用一个软件命令启动ADC2 和和ADC0）。）。ADC2CN:ADC2 控制寄存器控制寄存器位位7：AD2EN：ADC2 使能位使能位0：ADC2 禁止。禁止。ADC2 处于低功耗停机状态。处于低功耗停机状态。1：ADC2 使能。使能。ADC2 处于活动状态，并准备转换数据。处于活动状态，并准备转换数据。ADC2CN:ADC2 控制寄存器控制寄存器位位5：AD2INT：AD

12、C2 转换结束中断标志转换结束中断标志该标志必须用软件清该标志必须用软件清0。0:从最后一次将该位清从最后一次将该位清0 后后,ADC2 还没有完成一次数据转换。还没有完成一次数据转换。1：ADC2 完成一次数据转换。完成一次数据转换。位位4：AD2BUSY：ADC2 忙标志位忙标志位读读0：ADC2 转换结束或不在进行数据转换。转换结束或不在进行数据转换。AD2INT 在在 AD2BUSY 的下降沿被置的下降沿被置1。1：ADC2 正在进行转换。正在进行转换。写写0：无效：无效1：若：若AD2CM2-0000b 则启动则启动ADC2 转换。转换。AD2BUSY 位在转换期间被硬件自动置1，转

13、换结束后被硬件自动复0。AD2BUSY 位的下降沿触发一个中断（当被允许时）并将ADC2CN 中的中断标志置1。转换结果保存在ADC2 的数据字寄存器ADC2CN中。当采用向AD2BUSY 位写1这一启动方式时，建议通过查询AD2INT 来确定转换何时完成。建议的查询步骤如下：1.向AD2INT 写0；2.向AD2BUSY 写1；3.查询并等待AD2INT 变为1；4.处理ADC2 数据。AD2内部的等效采样电路内部的等效采样电路什么时跟踪？什么时跟踪？当当ADC2 输入配置发生改变时（即输入配置发生改变时（即AMUX 或或PGA 的选择发的选择发生变化），在进行一次精确的生变化），在进行一次

14、精确的AD转换之前需要有一个很小转换之前需要有一个很小的时间，用于使采样电容的电压逼近外界的模拟输入电压。的时间，用于使采样电容的电压逼近外界的模拟输入电压。跟踪方式跟踪方式两种跟踪方式：两种跟踪方式：连续跟踪方式连续跟踪方式(缺省情况下缺省情况下)低功耗跟踪方式低功耗跟踪方式连续跟踪方式：不进行连续跟踪方式：不进行AD转换时，转换时，ADC2 输入被连续跟踪，输入被连续跟踪，需要需要AD转换时，直接开始转换。转换时，直接开始转换。低功耗跟踪方式：不进行低功耗跟踪方式：不进行AD转换时，不跟踪输入，需要转换时，不跟踪输入，需要AD转换时，先跟踪一段时间，再进行转换时，先跟踪一段时间，再进行AD

15、转换。转换。ADC2CN:ADC2 控制寄存器控制寄存器位位6：AD2TM：ADC2 跟踪方式位跟踪方式位0：一般跟踪方式。：一般跟踪方式。1：低功耗跟踪方式。：低功耗跟踪方式。上升沿启动上升沿启动AD转换转换连续连续跟踪跟踪低功耗低功耗跟踪跟踪当在低功耗跟踪方式下用当在低功耗跟踪方式下用CNVSTR2 信号作为转换启动源时，信号作为转换启动源时，只在只在CNVSTR2 为低电平时跟踪，从为低电平时跟踪，从CNVSTR2 的上升沿开的上升沿开始转换。始转换。连续连续跟踪跟踪低功耗低功耗跟踪跟踪ADC2CN:ADC2 控制寄存器控制寄存器位3-1：AD2CM2-0：ADC2 转换启动方式选择转换

16、启动方式选择AD2TM=0：000：向AD2BUSY 写1 启动ADC2 转换。001：定时器3 溢出启动ADC2 转换。010：外部CNVSTR2 上升沿启动ADC2 转换。011：定时器2 溢出启动ADC2 转换。1xx：向AD0BUSY 写1 启动ADC2 转换（与ADC0 软件命令转换同步）。AD1TM=1：000：向AD2BUSY 写1 时启动跟踪并持续3 个SAR2 时钟，然后进行转换。001：定时器3 溢出启动跟踪并持续3 个SAR2 时钟，然后进行转换。010：只有当CNVSTR2 输入为逻辑低电平时才启动ADC2 跟踪，在CNVSTR2上升沿开始转换。011：定时器2 溢出启

17、动跟踪并持续3 个SAR2 时钟，然后进行转换。1xx：向AD0BUSY 写2 启动跟踪并持续3 个SAR2 时钟，然后进行转换。见上见上2页图页图ADC2 可编程窗口检测器可编程窗口检测器ADC2 可编程窗口检测器不停地自动将可编程窗口检测器不停地自动将ADC2 的输出与用户的输出与用户编程的极限值进行比较，并在检测到越限时通知编程的极限值进行比较，并在检测到越限时通知CPU(申请中申请中断断)。可编程窗口检测器可以节省代码空间和可编程窗口检测器可以节省代码空间和CPU 带宽又能提供快带宽又能提供快速响应时间。速响应时间。窗口检测器中断标志（窗口检测器中断标志（ADC2CN 中的中的AD2W

18、INT 位）是一个位）是一个中断源，位于特殊功能寄存器中断源，位于特殊功能寄存器ADC2CN中。中。AD2WINT置置1条件，下限之上，上限之下硬件自动置条件，下限之上，上限之下硬件自动置1ADC2CN:ADC2 控制寄存器控制寄存器位位0：AD2WINT：ADC2 窗口比较中断标志。窗口比较中断标志。该位必须用软件清该位必须用软件清0。0：自该标志被清除后未发生过：自该标志被清除后未发生过ADC2 窗口比较数据匹配。窗口比较数据匹配。1：发生了：发生了ADC0 窗口比较数据匹配。窗口比较数据匹配。单端方式下单端方式下(原码原码)的窗口检测器举例的窗口检测器举例这里假设这里假设上限上限ADC2

19、LT=0 x20，下限下限ADC2GT=0 x10，(上限上限下限下限)。例子中，如果例子中，如果ADC2 转换结转换结果位于由果位于由ADC2GT 和和ADC2LT 定义的范围之内定义的范围之内(即即0 x10ADC20 x20)，则，则会产生会产生AD2WINT 中断。中断。下限之上，上限之下，中断下限之上，上限之下，中断单端方式下单端方式下(原码原码)的窗口检测器举例的窗口检测器举例这里假设这里假设上限上限ADC2LT=0 x10，下限下限ADC2GT=0 x20，(上限上限下限下限)。如果如果ADC2 转换结果位于由转换结果位于由ADC2GT 和和ADC2LT 定义定义的范围之外（即的

20、范围之外（即ADC20 x20），则会产生），则会产生AD2WINT中断。中断。下限之上，上限之下，中断下限之上，上限之下，中断差分方式下差分方式下(补码补码)的窗口检测器举例的窗口检测器举例这里假设这里假设上限上限ADC2LT=0 x10（+16d）,下限下限ADC2GT=0 xFF（-1d）,上限上限下限下限如果如果ADC2 转换结果位于由转换结果位于由ADC2GT 和和ADC2LT 定义的定义的范围之内（即范围之内（即0 xFFADC20 x0F），则会），则会产生产生AD2WINT 中断。中断。下限之上，上限之下，中断下限之上，上限之下，中断差分方式下差分方式下(补码补码)的窗口检测器举例的窗口检测器举例这里假设这里假设上限上限ADC2LT=0 xFF(-1d),下限下限ADC2GT=0 x10(+16d),上限上限下限下限如果如果ADC2转换结果位于由转换结果位于由ADC2GT 和和ADC2LT 定义的定义的范围之外（即范围之外（即ADC20 x10），），则会产生则会产生AD2WINT 中断。中断。下限之上，上限之下，中断下限之上，上限之下，中断AD0和和AD2类似，要求大家看手册自学，考试要求类似，要求大家看手册自学，考试要求模拟外设模拟外设 内容结束内容结束谢 谢！