带ADC、PWM和比较器的单片机

带ADC、PWM和比较器的单片机－EM78P458

yanqin | 2009-04-17 18:09:47 阅读：1722

  本文概要介绍了EM78P458单片机的主要性能特点，并给出了该单片机的A/D转换器、脉宽调制器（PWM）和比较器的用法。

　　EM78P458是台湾义隆公司最新推出的一款高性能OTP单片机，除了具有其它EM78系列单片机的特点外，还增加了8路8位A/D转换器，2路脉宽调制器（PWM）和一个比较器，可以广泛应用在智能仪表、自动控制、家用电器等领域。下面主要介绍该单片机的特点以及A/D转换器、脉宽调制器和比较器的结构与用法。

   1.EM78P458主要特点
　　EM78P458具有如下特点：
　　●8路8位A/D转换器，其中2路可选择5级放大增益；
　　●2路脉宽调制输出，10位分辨率，可用作D/A转换器；
　　●1个比较器，可产生中断，外接反馈电阻可构成运放；
　　●8级硬件堆栈，方便程序调用；
　　●6个中断源：定时/计数器溢出中断；I/O口输入电平变化中断（从SLEEP方式唤醒时）；外部中断；A/D转换完成中断；比较器中断（结果为高）；PWM中断；
　　●4096×13bit片内ROM，96×8bitRAM；
　　●工作电压：2.2～6.0V，工作频率：DC～16MHz；
　　●功耗低：5V/4MHz1.5mA；3V/32kHz15μA；SLEEP1μA；
　　●8个I/O口输入电平变化产生中断唤醒SLEEP；
　　●I/O口可编程为上拉、下拉和集电极开路；
　　●16个双向I/O口，20引脚；
　　●速度快：99％为单指令周期，每条指令周期为2个时钟周期；
　　●电源上电检测器，检测电压为2.0±0.15V；
　　●8位定时/计数器，可8位预分频；
　　●片内看门狗计数器，可8位预分频；
　　●57条精简指令，易学易用。

   2.引脚介绍
   EM78P458的引脚排列如图1所示，功能如下：

OSCI、OSCO：分别为振荡输入、输出端，可外接标准晶振、陶瓷振荡或RC振荡；
　　P50～P57：双向I/O口，P50可以编程为外部中断输入，P51、P52可编程为PWM1和PWM2，P53可以作为A/D转换器的参考电压端，P54兼作外部计数脉冲输入(TCC），P55、P56和P57分别作为比较器的负输入、正输入和输出；
　　P60～P67：双向I/O口，可作为8路模拟信号输入。

3.A/D转换器与A/D转换
　　EM78P458的A/D转换器包括一个8位模拟开关，3个控制寄存器（ADCONR9，AD－CMP－CON/UICA0，GCON/IOC90），一个A/D结果寄存器（ADDATA/RA）。A/D转换器的原理框图如图2所示。

EM78P458的A/D转换采用逐次逼近式，转换结果保存在ADDATA，模拟信号的输入通道通过ADCON的位0，1和2来选择。

3.1A/D转换器I/O口设置与控制寄存器
　　GCON寄存器各位如下：
7

OP2E

OP1E

G42

G41

G40

G12

G11

G10

　　OP2E：使能运放OP2，并把输入接到P64。当为0时关闭运放；为1时使能运放。
　　OP1E：使能运放OP1，并把输入接到P60。当为0时关闭运放；为1时使能运放。
　　G42～G40：选择OP2增益；000～101分别对应增益为1～32；
　　G12～G10：选择OP1增益；000～101分别对应增益为1～32。

3.2A/D转换控制寄存器ADCON/R9
　　ADCON/R9寄存器各位如下：
BIT

SYMBOL

IOCS

ADRUN

ADPD

ADIS2

ADIS1

ADIS0

初始值

　　ADRUN：A/D转换开始位；当为1时，A/D转换开始，由软件置位；为0时，A/D转换结束，硬件自动清零。
　　ADPD：在睡眠方式进行A/D转换；当为1时，A/D转换正在进行；为0时，关闭参考电阻进入睡眠方式。
　　ADIS2～ADIS0：A/D转换通道选择，000～111分别对应AN1～AN8，只有在ADPD和ADRUN为0时才可以改变通道。

3.3定义P6口为模拟输入或数字I/O口寄存器
　　AD－CMP－CON/IOCA0各位功能如下：
7

VREFS

COE

IMS2

IMS1

IMS0

CKR1

CKR0

　　VREFS：A/D转换参考电压选择；当为0时，A/D转换参考电压选择VDD；为1时，A/D转换参考电源接到P53/Vref。
　　CE：比较器控制位；当为0时，关闭比较器；为1时，使用比较器。
　　COE：比较器输出选择；当为定义的I/O为0时，比较器用作运放（CE=1）；为1时，用作比较器（CE=1）。

　　IMS2～IMS1，选择模拟、数字I/O口，选择方式如下：
CKR1，CKR0：A/D转换周期选择；
　　00=1：4（缺省值）
　　01=1：16
　　10=1：64
　　11=内部RC振荡周期

   3.4A/D转换步骤
　　(1)通过设置AD－CMP－CON寄存器的IMS2～IMS0位来设置模拟输入口及参考电压；
　　(2)设置ADCON0：
　　a)选择A/D输入通道（ADIS2～ADIS0）；
　　b)选择放大器放大比例（GCON寄存器）；
　　c)定义A/D转换时钟（CKR1、CKR0）；
　　d)置ADPD位为1开始采样；
　　(3)关中断；
　　(4)置ADRUN位为1开始转换；
　　(5)等待A/D转换中断（标志）；
　　(6)读A/D转换结果（ADDATA）；
　　(7)清A/D转换中断标志，本次A/D转换结束。
　　下面举例说明A/D转换的过程：
　　；定义通用寄存器
　　R0EQU0
　　STATUSEQU3
　　P5　EQU5
　　P6　EQU6
　　RFEQU0X0F
　　；定义控制寄存器
　　IOC50　EQU0X05
　　IOC60　EQU0X06
　　CINT　EQU0X0F
　　；定义A/D控制寄存器
　　ADDATAEQU0X0A
　　ADCONREQU0X
　　ADCONCEQU0X0A
　　GCONEQU0X
　　；位定义
　　ADRUNEQU0X04
　ADPDEQU0X03

　　ORG　　0
　　JMPINITIAL
　　ORG　0X08
　　（用户程序）
　　CLRRF；清A/D转换完成中断标志
　　BSADCONR，ADRUN；开始下一次转换
　　RETI
　　INITIAL：
　　MOVA，@0BXXXX1XXX
　　IOWCINT；使能A/D转换中断
　　MOVA,@0XXX
　　CONTW；关中断
　　MOVA,@0X00
　　IOWADCONC；参考电压选VDD，P60输入，时钟Fosc/4
　　ENADC:
　　MOVA,@0BXXXXXXX1
　　IOWP6；定义P60为输入，其它I/O口待定
　　MOVA,@0B01000111
　　IOWGCON；使能OP1（运放），增益32
　　BSADCONR,ADPD；关SLEEP
　　ENI；关中断
　　BSADCONR,ADRUN；开始转换
　　POLLING:
　　JBCADCONR,ADRUN
　　JMPPOLLING；等待转换完成，如开中断则不需要等待
　　　　(用户程序)

   4.脉宽调制输出(PWM)
　　EM78P458含有2路脉宽调制输出，每一路输出都可以达到10位分辨率。

   4.1PWM周期（PRD1和PRD2）
　　脉宽调制的周期通过改写PRDX寄存器得到，当计数器TMRX等于PRDX时，将会发生如下动作：
　　TMRX清零；
　　PWMX引脚被置为1；
　　脉宽调制的周期通过DT1/DT2送到DTL1/DTL2。
　　计算PWM周期的公式如下：
　　T=（PRDX＋1）×4×（1/Fosc）×（TMRX预分频值）

   4.2占空比
　　占空比的设置改写DTX寄存器得到，下面给出计算占空比的公式：
　　P=DTX×（1/Fosc）×（TMRX预分频值）

   4.3编程PWM的步骤(1)写入PWM周期到PRDX；
　　(2)写入PWM占空比到DTX；
　　(3)如果需要，使能PWM中断；
　　(4)设置PWM1/PWM2引脚为输出；
　　使能PWMX和TMRX，并设置TMRX的预分频比。

   5.比较器及其用法
　　EM78P458有一个比较器，可以用作唤醒SLEEP中的单片机。(图3所示)。

使用比较器时应注意以下事项：
　　●外部参考电压必须在VDD和VSS之间，既可以接在CIN＋，也可以接在CIN－。
　　●比较器的输出结果保存在R3寄存器的CMPOUT位,可通过设置AD－CMPCON的COE位为1，使P57为输出；
　　●比较器上只要联接适当的反馈电阻即可作为运放来用；
　　●使用比较器中断必须使能INTE和CMPIE，不论比较器输出方式如何，比较器中断都会发生。比较器中断标志只能用软件清零；
　　●比较器唤醒睡眠中的单片机：如果使能比较器，则在睡眠方式下比较器也工作；比较器反转，会将单片机从睡眠唤醒；
　　如果不用此功能，进入SLEEP前应将比较器关闭。由于篇幅有限，本文仅对上述内容作简要阐述，有关EM78P458的其它内容如睡眠、中断、看门狗、复位、睡眠唤醒及电源上电检测器等，请参阅相关资料。

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