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DS80C320 |
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DS80C320在高速數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用
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普通的51單片機(jī)工作在12MHz時(shí),指令周期為1μs,而訪問(wèn)外部空間需要2μs,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)速度不會(huì)達(dá)到500ksps。DALLAS的 DS80C320與80C32兼容,但速度更快,工作在12MHz時(shí)指令周期為1/3μs,而且它的工作頻率可達(dá)到33MHz,可用于高速數(shù)據(jù)采集。
1 DS80C320的相關(guān)寄存器
DS80C320內(nèi)部增加了一些特殊功能寄存器,其中有一個(gè)影響著外部數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度:CKCON(8EH)。它的低三位(MD2、MD1、MD0)決定著訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)消耗的時(shí)鐘數(shù)及選通信號(hào)的寬度,它們的關(guān)系如表1所列。
| CKCON(8EH) | bit7 | bit6 | bit5 | bit4 | bit3 | bit2 | bit1 | bit0 |
| WD1 | WD0 | T2M | T1M | T0M | MD2 | MD1 | MD0 |
表1
| MD2 | MD1 | MD0 | 指令周期/個(gè) | 選通信號(hào)時(shí)鐘數(shù)/個(gè) | 選通信號(hào)脈寬/ns |
| 0 | 0 | 0 | 2 | 2 | 80 |
| 0 | 0 | 1 | 3 | 4 | 160 |
| 0 | 1 | 0 | 4 | 8 | 320 |
| 0 | 1 | 1 | 5 | 12 | 480 |
| 1 | 0 | 0 | 6 | 16 | 640 |
| 1 | 0 | 1 | 7 | 20 | 800 |
| 1 | 1 | 0 | 8 | 24 | 960 |
| 1 | 1 | 1 | 9 | 28 | 1120 |
DS80C320 外部數(shù)據(jù)訪問(wèn)(MOVX)指令默認(rèn)為3個(gè)指令周期,即上電復(fù)位時(shí)MD0為1,改變MD2-0的值可以改變?cè)L問(wèn)速度,MD2-0不是直接尋址位,需要對(duì)字節(jié)(CKCON)進(jìn)行操作。另外,DS80C320有兩個(gè)數(shù)據(jù)指針,通過(guò)DPS寄存器的位來(lái)選擇,進(jìn)行數(shù)據(jù)埠移動(dòng)時(shí)很方便。默認(rèn)的數(shù)據(jù)批獎(jiǎng)勤罰懶為 DPTR(82H,83H)。
2 高速采集應(yīng)用實(shí)例
圖1 所示電路最高采樣速度可達(dá)到1Msps,可以以最高速度連續(xù)采集256個(gè)數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)放入雙口RAM,低速總線可以從雙口RAM另一端讀出數(shù)據(jù),因?yàn)殡p口RAM的兩個(gè)端口可獨(dú)立操作,故高、低速總線互不影響(這里只談高速總線的工作情況,故圖中沒(méi)有畫(huà)出低速部分的電路)。在高速應(yīng)用時(shí),器件的選擇很重要。單片機(jī)為DS80C320,工作溫度范圍為-40~85℃;時(shí)鐘選用24MHz晶振;A/D器件采用AD7822,精度為8位,轉(zhuǎn)換時(shí)間為 420ns;地址鎖存為74F373,D到Q端延時(shí)為8ns(74HCT373為44ns);程序存儲(chǔ)器為W29C020-90,取數(shù)時(shí)間為90ns;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為256字節(jié)的雙端口RAM DS1609(35ns)。此電路的連線也有些特別;ADC的啟動(dòng)信號(hào)與單片機(jī)的寫(xiě)信號(hào)相連,即單機(jī)同執(zhí)行一次寫(xiě)操作就開(kāi)始一次A/D轉(zhuǎn)換,同時(shí)把上次轉(zhuǎn)換的結(jié)果寫(xiě)入雙口RAM;AD7822的CS端直接接地,免去選通信號(hào)(這種用法在AD7822數(shù)據(jù)手冊(cè)里有介紹);AD7822的Vmid連接到 Vref(2.5V)上,此時(shí)輸入電壓范圍為1.25~3.75V,改變它們的連法可以改變輸入電壓范圍;AD7822的EOC懸空,即不檢查忙標(biāo)志,嚴(yán)格控制時(shí)序即可。從時(shí)序上可以看到:從啟動(dòng)信號(hào)(WR)到讀數(shù)據(jù)(RD)要至少13個(gè)振蕩周期,對(duì)24MHz來(lái)說(shuō)就是520ns,這比AD7822的最大轉(zhuǎn)換時(shí)間要長(zhǎng),因此可以得到有效的數(shù)據(jù)。
A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程是一個(gè)循環(huán)過(guò)程。首先,執(zhí)行一條寫(xiě)指令,WR信號(hào)觸發(fā)了A/D轉(zhuǎn)換的開(kāi)始。然后,用兩條NOP指令進(jìn)行延時(shí),進(jìn)入循環(huán)體后,先讀取上次轉(zhuǎn)換的結(jié)果,接著保存數(shù)據(jù);同時(shí),也啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。接下來(lái)的循環(huán)控制指令,用來(lái)計(jì)數(shù),同時(shí)改變目的地址,使采集要到的數(shù)據(jù)從高到低依次放大RAM的256個(gè)單元里。采集過(guò)程的子程序如下:ADC:MOV DPTR,#0100H
MOVX @DPTR,A ;開(kāi)始轉(zhuǎn)換
NOP
NOP
LOOP:MOVX A,@DPTR ;讀數(shù)據(jù)
MOVX @DPTR,A ;保存數(shù)據(jù),開(kāi)始下一次轉(zhuǎn)換
DJNZ DPL,LOOP ;數(shù)據(jù)指針遞減、循環(huán)
若MOVX指令時(shí)間為2個(gè)周期,則以上循環(huán)周期剛好6個(gè)指令周期(24個(gè)振蕩周期),為1μs,即可達(dá)到1Msps的采集速度。DS80C320的 MOVX指令時(shí)間默認(rèn)值為3個(gè)周期,要改變MD2-0使MOVX指令時(shí)間變?yōu)?個(gè)周期,在執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換前要對(duì)MD2-0進(jìn)行初始化,執(zhí)行指令:
ANL 8EH,#11111000B
數(shù)據(jù)采集過(guò)程的時(shí)序如圖2所示。
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