原理

MC68HC908GP32是MOTOROLA公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)，具有以下特點(diǎn)：32K的片內(nèi)FLASH 程序存儲器，512B片內(nèi)RAM，8M的內(nèi)部總線頻率，兩個(gè)16位雙通道定時(shí)器接口模塊（TIM1和TIM2），每個(gè)通道可選擇為輸入捕獲、輸出捕獲和PWM，8路8位A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)需大于8位的A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，我們可用片內(nèi)16位的定時(shí)器外接運(yùn)放、比較器和多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)雙積分A/D轉(zhuǎn)換。

原理圖如圖1所示，運(yùn)放為LM311、比較器為LM339、多路開關(guān)為MC14052。MC68HC908GP32單片機(jī)的PTD₅、PTD₄作為輸出控制MC14052多路開關(guān)的輸入選擇。PTD₇作為輸入口，捕捉LM339比較器的輸出跳變。C為積分電容，常取0.1μF左右的聚丙烯電容,R為積分電阻,可取100K左右,V_i為輸入電壓,-E為負(fù)的基準(zhǔn)電壓。

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測量前，PTD₅、PTD₄ = 00，使得運(yùn)放的輸入與輸出短路，電容C放電，運(yùn)放的輸出電壓為0。開始轉(zhuǎn)換時(shí)，PTD₅、PTD₄ = 10，積分器輸入接至輸入電壓，使V_i通過電阻R向C充電，設(shè)積分時(shí)間為T，然后將PTD₅、PTD₄ = 11，即積分器輸入接至基準(zhǔn)電壓（-E），電容C開始通過R向-E逆向充電，當(dāng)運(yùn)放的輸出低于0V時(shí)，比較器輸出反轉(zhuǎn)，設(shè)逆向充電的時(shí)間為t，則有

V_i = t / T´E

軟件結(jié)構(gòu)

設(shè)置定時(shí)T1通道0工作在輸出比較方式，輸出比較值為T，定時(shí)器T2通道1工作在輸入捕捉方式。置PTD₅、PTD₄= 00，軟件10ms延時(shí)，使電容C放電；置位PTD5，開定時(shí)器1，開定時(shí)器2，使電容充電；當(dāng)定時(shí)器T1到達(dá)輸出比較值是自動置位PTD4，使負(fù)電源（-E）對電容的逆向充電，直到PTD₇翻轉(zhuǎn)為至，完成雙積分A/D轉(zhuǎn)換。

程序由初始化程序和輸入捕捉中斷服務(wù)組成，初始化流程圖如下：

輸入比較中斷服務(wù)程序讀出捕捉值。

逆向充電時(shí)間=捕捉值+溢出值-比較值。濾波后，定標(biāo)，根據(jù)公式計(jì)算既可得到V_i

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初始化程序如下：

T1CH0作為輸出比較，10MS

LDA #%00110001 ；8M系統(tǒng)總線，1/2分頻，TSTOP，TRES

STA T1SC

LDA #$9C

STA T1CHOH

LDA #$40

STA T1CHOL

LDA #%00011100 ；初始PD4=0，比較成功后 PD4=1

STA T1SCO

T2CH1作為輸入捕捉

LDA #%01110001 ；1/2分頻，TSTOP，TRES，溢出中斷

STA T2SC

LDA #%01001000

STA T2SC1

開定時(shí)器T1，T2

LDA % 00000010

STA T1SC

LDA % 01000010 ； 允許T2溢出中斷

STA T2SC

特點(diǎn)

1.分辨率高:A/D轉(zhuǎn)換的分辨率取決于定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，MC68HC908GP32的定時(shí)器為16位的，故很容易實(shí)現(xiàn)16位的分辨率，若利用另一個(gè)寄存器來計(jì)數(shù)，定時(shí)器T的溢出次數(shù)，則可實(shí)現(xiàn)多于16位的A/D轉(zhuǎn)換。

2. :該雙積分的A/D轉(zhuǎn)換采用了輸出比較及輸入捕捉，定時(shí)高，A/D較好，線性度較好。

3．轉(zhuǎn)換時(shí)間與分辨率和充放電時(shí)間T有關(guān)，T越大，分辨率越高，轉(zhuǎn)換時(shí)間越長。同雙積分的A/D芯片相比較，轉(zhuǎn)換速度較快。

4．抗干擾能力。通過積分方法來測量電壓，本身具有了濾波功能，可濾去各種尖脈沖干擾，對于50Hz的交流干擾，可取T=20ms的整數(shù)倍，由于一個(gè)周期內(nèi)的交流電的平均值為0，則可濾去。