【摘　要】　介紹了8位單片機COP820CJ，并給出了一個用COP820CJ片上比較器設計的基于脈寬調制的A／D變換器，該A／D變換器可根據輸入電壓進行軟件調整。
??? 關鍵詞：PWM，A／D，計數

1　COP820CJ芯片介紹
　　COP820CJ是美國國家半導體公司的一款8位單片機，其主要數據有：64字節RAM，1K字節ROM，24個I／O口，時鐘頻率10MHz，工作電壓2．5V～6．0V。主要特性有：多輸入喚醒機制（MIWU），低壓復位的保護機制，片上模擬比較器，低電磁輻射設計，I／O口可編程為三態、推挽輸出、弱上拉輸入等。下面僅就將要涉及的部分加以介紹。
　　COP820CJ的端口分為L／I／D／G四類。其中I口為4位輸入端口，D口為4位輸出端口，G口有6位I／O口和2位輸入口，L口為8位I／O口。L口也是芯片的喚醒端口，其中，L1和L2又是比較器輸入口，L3又是比較器輸出口。L口配有數據寄存器（LDATA〔0DOH〕）和配置寄存器（LCONF〔0D1H〕），兩寄存器共同決定該端口的狀態。具體關系見表1。

　　COP820CJ的片上RAM、端口、寄存器均映射到00H～FEH的數據內存空間，其中C0～CFH段主要是喚醒及看門狗控制寄存器，D0～DFH段有8個端口類寄存器，E0～EFH段為計時器和系統寄存器。00～2FH及F0～FFH為RAM地址。其中，F0～FEH段可用作寄存器，并包括B地址寄存器〔FCH〕、X地址寄存器〔FEH〕和SP堆棧指針〔FDH〕三個專用寄存器。
2　工作原理
2．1　基本原理
　　利用COP820CJ芯片上的模擬比較器和脈沖寬度調制方式，可以構成由軟件調控的可變輸入范圍的A／D轉換器。原理圖見圖1。圖中，L1和L2為比較器輸入端，如電容電壓小于輸入電壓，L3端輸出高脈沖，反之，L3輸出低脈沖，并對低脈沖減1計數。輸入電壓可通過L1、L2之間并聯的兩個背向二極管對電容C1快速充放電，使兩者電位迅速接近。
　　比較器允許的輸入電壓為0．4V～1．5V（此時電容電壓與充電、放電時間之間為近似線性關系），實際輸入電壓范圍可能要更小一些。因此，我們可以通過設定高低脈沖的參數，使電容電壓始終保持在測量范圍內。設電源為5V，時鐘頻率為10MHz，脈沖周期為24個時鐘，即2．4微秒，輸入電壓范圍是

1．0V～3．3V。我們可設置高脈沖為先低8個時鐘，再高16個時鐘；設置低脈沖為先高5個時鐘，再低19個時鐘。這樣，如果L3始終輸出高脈沖，電容電壓VH近似為16／24×VCC＝3．30V；如果L3始終輸出低電平，電容電壓VL近似為5／24×VCC＝1．04V。A／D轉換時，L3根據比較結果輸出或高或低脈沖，當脈沖數足夠多時，計數器的值即代表了輸入電壓值，并可用下式表示：
　　VIN＝VL＋（VH－VL）×（TON／TOTAL）其中，TON為計數器的值，TOTAL為總脈沖數。
2．2　轉換時間及分辨率
　　由上可知，脈沖周期為2．4微秒，如脈沖總數選為100，進行兩次計數，則轉換時間近似為2．4×100×2＝480微秒。如輸入為高速變化信號，只需減少脈沖總數即可。如脈沖總數為100，輸入電壓為1．0～3．3V，則分辨率為23mV。為提高分辨率，可先對輸入信號進行粗測，然后調整高低脈沖的占空比，使對應電壓略超出測量結果的上下限值，這樣可以獲得更高的分辨率。
3　軟件設計
3．1　流程圖
　　流程圖見圖2。
3．2　相關信息
　　控制寄存器2（CNTRL2〔CCH〕）的第三位是比較器允許位，第四位為比較器輸出。X指令為交換兩寄存器中的數據。SBIT（RBIT）i，n指令為將n寄存器的第i位置1（0）。IFBITi，n指令在n寄存器的第i位為1時執行下一條指令，否則跳過。DRSZn指令先將寄存器n的值減1，如結果非零，則執行下一條指令，否則跳過。
??? 要保證脈沖周期為24個時鐘，必須精確計算 指令周期。以下指令周期的時鐘數為：NOP：1個時鐘；
　　SBIT／RBIT／IFBIT（對B，X寄存器操作時）：1個時鐘；
　　DRSZ／JP：3個時鐘。
3．3　匯編代碼




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1　National Semiconductor Cor．．COP820CJData Sheet．NationalSemiconductor，May 1999