基于aduc842瞬态波形存储器

0750long | 2010-05-02 22:21:26 阅读：1921

摘要,本作品由增益放大与控制模块、极性转换模块、触发以及以aduc841/ aduc831为核心的单片机最小系统4个部分构成，由单片机实现控制与波形存储回放功能。

一、方案论证与设计

1. 增益放大与测量方案

方案一：将输入信号经放大后送入窗口比较器，上限1V，下限0.1V。若小于0.1V，则通过单片机（p0.2=1,p0.3=0）控制增益放大电路将信号放大10倍，再输入到控制模块与0.1V和1V比较，若仍小于0.1V，则通过单片机控制增益放大电路将信号放大100倍；若大于1V，则通过单片机（在一个周期内出现p0.2=1,p0.3=0;p0.2=1,p0.3=1;p0.2=0,p0.3=1这几种情况）控制增益放大电路将信号衰减10倍（当前信号已经放大100倍或10倍），如果信号放大1倍，则衰减为零，阻止通过；若在0.1V和1V之间，则通过单片机（在一个周期内出现p0.2=1,p0.3=0;p0.2=1,p0.3=1这两种种情况）控制增益放大电路将信号无增益的输出。通过此电路使输出信号幅度控制在0.2V至2V之间。

方案二：将放大后的信号其中一路转换为直流信号，再将此信号给窗口比较器，上限2V，下限0.2V。若小于0.2V，则通过单片机（p0.2=1,p0.3=0）控制增益放大电路将信号放大10倍，再输入到控制模块与0.2V和2V比较，若仍小于0.2V，则通过单片机控制增益放大电路将信号放大100倍；若大于2V，则通过单片机（p0.2=0,p0.3=1）控制增益放大电路将信号衰减为零，阻止通过；若在0.2V和2V之间，则通过单片机（p0.2=1,p0.3=1）控制增益放大电路将信号无增益的输出。通过此电路使输出信号幅度控制在0.2V至2V之间。

对以上两种方案进行比较，方案一虽在软件控制方面稍繁，但也易于实现，而方案二在将交流变为直流的硬件方面较为复杂，故采用方案二。

2. 采样方案

方案一：通过触发模块提供给单片机一个周期信号，通过软件实现定时采样。

方案二：先将信号经过100倍频之后，送给单片机作为采样触发信号，也就是说每个周期固定采100个点。但是同步回放频率难以控制。

对以上两种方案进行比较，方案二虽然在采样方面比较精准，但回放难以实现，而方案一在两方面均可兼顾。故采用方案一。

二、原理分析与硬件电路图

根据题目要求，该调理系统包括增益放大与控制模块、极性转换模块、触发3个模块，由于3个模块相对独立，其中增益放大与控制模块是重点。以下分别对其进行原理分析与电路设计。

1.增益放大与循环取样模块

（1）原理分析

设输入信号幅度为A，将输入信号输入循环取样模块与0.1V和1V比较：若小于0.1V，则通过单片机控制增益放大电路将信号放大10倍，再输入到控制模块与0.1V和1V比较，若仍小于0.1V，则通过单片机控制增益放大电路将信号放大100倍；若大于1V，则通过单片机控制增益放大电路将信号衰减10倍（当前信号已经放大100倍或10倍），如果信号放大1倍，则衰减为零，阻止通过；若在0.1V和1V之间，则通过单片机控制增益放大电路将信号无增益的输出。通过此电路使输出信号峰峰值控制在0.2V至2V之间。

（2）原理电路

①循环取样模块。本电路采用专用比较器LM339，使用三端稳压管TL431提供2.5V的稳压源，通过调节滑动变阻器使LM339的6脚和5脚分别得到0.1V和1V的电平。将取样信号送给由LM339构成的窗口比较器，可以从1脚和2脚得到随信号变化的TTL电平，从而将比较结果送给单片机，以便单片机做出判决，发出控制信号。该增益控制模块电路的基本原理如下图所示。

②增益控制模块。根据单片机发出的控制信号送给CD4051，选择X0，X1，X2，X3导通，从而改变运放U2B的放大倍数。通过滑动变阻器的微调使放大倍数达到指标（1倍、10倍、100倍）。该增益放大模块电路的基本原理如下图所示。

点击看大图

2.极性转换模块

（1）原理分析

将输入信号通过极性转换模块（含有一加法器和一提供稳定电压的稳压源），使信号幅度均抬高1.25V，从而将输入的双极性信号转换成单极性信号输出。

（2）原理电路

使用三端稳压管TL431向TL084的正极提供1.25V的稳压源，由TL084组成加法器，使输入信号与1.25V相加。该极性转换模块电路的基本原理如下图所示。

3.触发模块

（1）原理分析

将输入信号通过触发模块（含有比较器），一周期的输入信号得到一上升沿触发。

（2）原理电路

将输入信号接入比较器LM339的正极，负极接入一可通过滑动变阻器微调的电压，通过与8脚电压比较，得到一个周期与输入信号相同的方波，作为触发信号送给单片机。该触发模块电路的基本原理如下图所示。

三、软件设计与流程

点击看大图

四、总结

在这个电路中，通过模拟处理模块和单片机配合实现对输入信号的自动放大，当输入信号在0.002V至2V之间，

使单片机采样信号始终保持在0.2V至2V之间。同时利用ADuC842内部的AD和DA对信号采样并同步输出，

在这个过程中，把采样值保存在数组中，通过按键实现回放。

附件：

主程序

#include "zlg7290b.h"

//SCLK--SCL MOSI--SDA INT--INT0

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

bit con_caiji=0;

bit tongb_hf=0;

sbit P0_0=P2^0;

sbit P0_1=P2^1;

sbit P0_2=P0^2;

sbit P0_3=P0^3;

unsigned int k,tb_shuzu;

unsigned int j="0",i=0;

unsigned char caiji_2=100;

unsigned char panduan,panduan1;

unsigned int xdata tongbu[4000]={0};

/******************************************

函数：void DispValue(unsigned char x, unsigned char dat)

功能：通过ZLG7290 显示一个字符型数据

说明：显示范围：0--255

参数：x，显示起始位置。dat，需要显示的数据

******************************************/

void DispValue(unsigned char x, unsigned char dat)

{

unsigned char d;

d =dat / 10;

ZLG7290_Download(x,0,0,d);

d =dat - d * 10;

ZLG7290_Download(x+1,0,0,d);

}

/******************************************

函数：unsigned int ADC(unsigned char channel)

功能：控制单片机的AD的工作

说明：无

参数： channel，AD通道选择

******************************************/

unsigned int ADC(unsigned char channel)

{

ADCCON2 =channel; //选择通道

SCONV =1; //启动转换

while(SCONV); //等待转换完成

return((ADCDATAH & 0x0F) * 256 + ADCDATAL);

}

/******************************************

函数：void DAC1(unsigned int da_data)

功能：控制单片机DA1的工作

说明：无

参数：da_data，AD转换的数字量

******************************************/

void DAC1(unsigned int da_data)

{

DAC1H =da_data >> 8;

DAC1L =da_data;

}

/******************************************

函数：INT0_SVC()

功能：ZLG7290 键盘中断服务程序

说明：中断触发方式选择负边沿触发，

因此不必等待中断请求信号恢复为高电平

参数：无

******************************************/

void INT0_SVC() interrupt 2

{

unsigned char KeyValue="1";

unsigned char RepeatCnt="0";

unsigned char FunctionKey="0";

EA=0;

FunctionKey=gets2(ZLG7290_FunctionKey); //读功能计数器的值

KeyValue=gets2(ZLG7290_Key); //读键值

RepeatCnt=gets2(ZLG7290_RepeatCnt); //读连击计数器

DispValue(0,KeyValue); //显示连键值

if(KeyValue==1)

{

tongb_hf=0;

caiji_2=0;

}

if(KeyValue==2)

{

tongb_hf=1;

j=0;

}

P0_0=P0_0;

P0_1=P0_1;

EA=1;

}

/******************************************

函数：caiji_data()

功能：数据采集触发

说明：无

参数：无

******************************************/

void caiji_data() interrupt 0

{

EA=0;

caiji_2++;

panduan++;

panduan1++;

if(caiji_2==4)

{

con_caiji=1;

i=0;

}

if(caiji_2==60)

{

con_caiji=0;

tb_shuzu=i;

}

if(caiji_2>=200)

{

caiji_2=80;

}

if(panduan==30)

{

panduan=0;

}

EA=1;

}

/******************************************

函数：ad_start()

功能：AD转换，同时DA进行，实现同步输出

说明：无

参数：无

******************************************/

void ad_start() interrupt 1

{

uint temp_data;

EA=0;

TH0=(65536-1800)/256;

TL0=(65536-1800)%256;

temp_data =ADC(5);

if(tongb_hf==0)

{

DAC1(temp_data);

if(con_caiji==1)

{

tongbu[i]=temp_data;

i++;

}

if(tongb_hf==1)

{

DAC1(tongbu[j]);

j++;

if(j==tb_shuzu)

{

j=1;

}

EA=1;

}

void main()

{

uint k;

uchar x1,x2,x3,x4;

uchar fanda;

SystemInit(); //7290复位

PLLCON =0x00; //for 842

I2CCON=0xa8; //I2C初始化

I2C_Init(); //I2C初始化 7290用

ClearAll(); //7290全部清除

ADCCON1 =0xBC; //ADC上电，内部基准，clk 8分频

DACCON =0x16; //DAC采用内部ref做基准

TMOD=0x01; //定时器0方式1

TH0=(65536-1000)/256;

TL0=0;

IT0 =1; //负边沿触发中断

EX0 =1; //允许外部中断

EA =1; //开中断

ET0=1; //开c0的中断

EX1=1; //开中断 int1

TR0=1; //启动c0记时

PT0=1; //同步回放中断优先

k=5000;

while(k--)

{

P2=0x00;

}

while(1)

{

while(panduan!=28)

{

if(P0_3!=1)

{

x1++;

}

if(P0_2!=0)

{

x2++;

}

if(panduan==29)

{

x3=x1;

x4=x2;

x1=0;

x2=0;

}

if((fanda==10)&&(x4==0)&&(x3==0))

{

P0_0=1;

P0_1=0;

fanda=100;

}

if(P0_2==1)

{

P0_0=0;

P0_1=0;

}

if(x4==0&&x3==0)

{

if(P0_0==1&& P0_1==0)

{

P0_0=1;

P0_1=0;

}

else

{

P0_0=0;

P0_1=1;

fanda=10;

}

头文件1

/********************************************************************

ZLG7290.c

数码管显示与键盘管理芯片ZLG7290 的标准80C51 驱动程序C 文件

本程序仅供学习参考，不提供任何可靠性方面的担保；请勿用于商业目的

******************************************************************/

#include "i2c.h"

#include "zlg7290.h"

/****************************************************

函数：ZLG7290_WriteReg()

功能：向ZLG7290 的某个内部寄存器写入数据

参数：

RegAddr：ZLG7290 的内部寄存器地址

dat：要写入的数据

0：正常

1：访问ZLG7290 时出现异常

*************************************************/

/*bit ZLG7290_WriteReg(unsigned char RegAddr, char dat)

{

bit b;

b =I2C_Puts(ZLG7290_I2C_ID,RegAddr,1,&dat,1);

return b;

}*/

/***********************************************

函数：ZLG7290_cmd()

功能：向ZLG7290 发送控制命令

参数：

cmd0：写入CmdBuf0 寄存器的命令字（第1 字节）

cmd1：写入CmdBuf1 寄存器的命令字（第2 字节）

0：正常

1：访问ZLG7290 时出现异常

**************************************************/

bit ZLG7290_cmd(char cmd0, char cmd1)

{

bit b;

char buf[2];

buf[0] =cmd0;

buf[1] =cmd1;

b =I2C_Puts(ZLG7290_I2C_ID,ZLG7290_CmdBuf,1,buf,2);

return b;

}

/******************************************************

函数：ZLG7290_SegOnOff()

功能：段寻址，单独点亮或熄灭数码管（或LED）中的某一段

参数：

seg：取值0～63，表示数码管（或LED）的段号

b：0 表示熄灭，1 表示点亮

0：正常

1：访问ZLG7290 时出现异常

说明：

在每一位数码管中，段号顺序按照“a,b,c,d,e,f,g,dp”进行

*******************************************************/

/*bit ZLG7290_SegOnOff(char seg, bit b)

{

char cmd;

cmd =seg & 0x3F;

if ( b ) cmd |=0x80;

return ZLG7290_cmd(0x01,cmd);

}*/

/*************************************************

函数：ZLG7290_Download()

功能：下载数据并译码

参数：

addr：取值0～7，显示缓存DpRam0～DpRam7 的编号

dp：是否点亮该位的小数点，0－熄灭，1－点亮

flash：控制该位是否闪烁，0－不闪烁，1－闪烁

dat：取值0～31，表示要显示的数据

0：正常

1：访问ZLG7290 时出现异常

说明：

显示数据具体的译码方式请参见ZLG7290 的数据手册

*************************************************/

bit ZLG7290_Download(char addr, bit dp, bit flash, char dat)

{

char cmd0;

char cmd1;

cmd0 =addr & 0x0F;

cmd0 |=0x60;

cmd1 =dat & 0x1F;

if ( dp ) cmd1 |=0x80;

if ( flash ) cmd1 |=0x40;

return ZLG7290_cmd(cmd0,cmd1);

}

/********************

函数：SystemInit()

功能：系统初始化

********************/

void SystemInit() //等待7290初始化完毕

{

unsigned int i;

for(i =0;i < 60000;i ++);

}

/*************************

函数：ClearAll()

功能：清除所有显示

*************************/

void ClearAll()

{

unsigned char x;

for ( x="0"; x<8; x++ )

{

ZLG7290_Download(x,0,0,31); //00011111,表示不显示，循环8次，将8个数码管显示都清除

}

头文件2

#include<ADuC842.h>

#include <stdio.h>

#define I2C_SCL MCO //ADUC831的I2CCON寄存器中的1位，时钟位

#define I2C_SDA_O MDO //ADUC831的I2CCON寄存器中的1位，数据输出

#define I2C_SDA_I MDI //ADUC831的I2CCON寄存器中的1位，数据输入

#define IO_ENABLE MDE //ADUC831的I2CCON寄存器中的1位，数据输入/输出的使能

#define ZLGWR 0x70 //ZLG7290的写地址

#define ZLGRD 0x71 //ZLG7290的读地址

/*************************

I2C延时程序

*************************/

void I2C_Delay()

{

char i;

for(i=0;i<50;i++);

}

/*********************************************************

函数：I2C_Init()

功能：I2C 总线初始化，使总线处于空闲状态

说明：在main()函数的开始处，通常应当要执行一次本函数

************************************************************/

void I2C_Init()

{

IO_ENABLE=1; //使能为1，则为输出；为0，则为输入

I2C_SCL =1;

I2C_Delay();

I2C_SDA_O =1;

I2C_Delay();

}

/**************************************************************

函数：I2C_Start()

功能：产生I2C 总线的起始状态

说明：

SCL处于高电平期间，当SDA 出现下降沿时启动I2C 总线

不论SDA 和SCL 处于什么电平状态，本函数总能正确产生起始状态

本函数也可以用来产生重复起始状态

本函数执行后，I2C 总线处于忙状态

******************************************************************/

void I2C_Start()

{

IO_ENABLE=1;

I2C_SDA_O =1;

I2C_Delay();

I2C_SCL =1;

I2C_Delay();

I2C_SDA_O =0;

I2C_Delay();

I2C_SCL =0;

I2C_Delay();

}

/*****************************************

函数：I2C_Write()

功能：向I2C 总线写1 个字节的数据

参数：

dat：要写到总线上的数据

********************************************/

void I2C_Write(char dat)

{

unsigned char t =8;

IO_ENABLE=1;

{

I2C_SDA_O =(bit)(dat & 0x80);

dat <<=1;

I2C_SCL =1;

I2C_Delay();

I2C_SCL =0;

I2C_Delay();

} while ( --t !=0 );

}

/**************************************

函数：I2C_Read()

功能：从从机读取1 个字节的数据

返回：读取的一个字节数据

**************************************/

char I2C_Read()

{

char dat="0";

unsigned char t =8;

{

I2C_SCL =0;

I2C_Delay();

I2C_SCL =1;

I2C_Delay();

dat <<=1;

IO_ENABLE=0;

if ( I2C_SDA_I ) dat |=0x01;

I2C_SCL =0;

I2C_Delay();

} while ( --t !=0 );

return dat;

}

/******************************************************

函数：I2C_GetAck()

功能：读取从机应答位

0：从机应答

1：从机非应答

说明：

从机在收到每个字节的数据后，要产生应答位

从机在收到最后1 个字节的数据后，一般要产生非应答位

***********************************************************/

bit I2C_GetAck()

{

bit ack;

IO_ENABLE=1;

I2C_SDA_O =1;

I2C_Delay();

I2C_SCL =1;

I2C_Delay();

IO_ENABLE=0;

ack =I2C_SDA_I;

I2C_SCL =0;

I2C_Delay();

return ack;

}

/********************************************************

函数：I2C_PutAck()

功能：主机产生应答位或非应答位

参数：

ack=0：主机产生应答位

ack=1：主机产生非应答位

说明：

主机在接收完每一个字节的数据后，都应当产生应答位

主机在接收完最后一个字节的数据后，应当产生非应答位

*********************************************************/

void I2C_PutAck(bit ack)

{

IO_ENABLE=1;

I2C_SDA_O =ack;

I2C_Delay();

I2C_SCL =1;

I2C_Delay();

I2C_SCL =0;

}

/***************************************************************

函数：I2C_Stop()

功能：产生I2C 总线的停止状态

说明：

SCL处于高电平期间，当SDA 出现上升沿时停止I2C 总线

不论SDA 和SCL 处于什么电平状态，本函数总能正确产生停止状态

本函数执行后，I2C 总线处于空闲状态

******************************************************************/

void I2C_Stop()

{

unsigned int t =1;

IO_ENABLE=1;

I2C_SDA_O =0;

I2C_Delay();

I2C_SCL =1;

I2C_Delay();

I2C_SDA_O= 1;

I2C_Delay();

while ( --t !=0 ); //在下一次产生Start 之前，要加一定的延时

}

/*****************************************************

函数?

功能：将I2C总线置于空闲状态，即将时钟线和数据线都拉高

******************************************************/

void idle()

{

I2C_SCL=1;

IO_ENABLE=1;

I2C_SDA_O=1;

IO_ENABLE=0;

}

/********************************************************************

函数：I2C_Puts()

功能：I2C 总线综合发送函数，向从机发送多个字节的数据

参数：

SlaveAddr：从机地址（7 位纯地址，不含读写位）

SubAddr：从机的子地址

SubMod：子地址模式，0－无子地址，1－单字节子地址，2－双字节子地址

*dat：要发送的数据

Size：数据的字节数

0：发送成功

1：在发送过程中出现异常

说明：

本函数能够很好地适应所有常见的I2C 器件，不论其是否有子地址

当从机没有子地址时，参数SubAddr 任意，而SubMod 应当为0

**********************************************************************/

bit I2C_Puts(unsigned char SlaveAddr,unsigned int SubAddr,unsigned char SubMod,char *dat,unsigned int Size)

{

unsigned char i; //定义临时变量

char a[3];

if ( Size ==0 ) return 0; //检查长度

a[0] =(SlaveAddr << 1); //准备从机地址

if ( SubMod > 2 ) SubMod =2; //检查子地址模式

switch ( SubMod ) //确定子地址

{

case 0:break;

case 1:a[1] =(char)(SubAddr);break;

case 2:a[1] =(char)(SubAddr >> 8);a[2] =(char)(SubAddr);break;

default:break;

}

a[1] =(char)(SubAddr);

SubMod++; //发送从机地址，接着发送子地址

I2C_Start();

for ( i="0"; i<SubMod; i++ )

{

I2C_Write(a[i]);

if ( I2C_GetAck() )

{

I2C_Stop();idle();

return 1;

}

do //发送数据

{

I2C_Write(*dat++);

if ( I2C_GetAck() ) break;

} while ( --Size !=0 );

I2C_Stop(); idle(); //发送完毕，停止I2C 总线，并返回结果

if ( Size ==0 ) return 0;

else return 1;

}

/********************************************************************

函数：I2C_Gets()

功能：I2C 总线综合接收函数，从从机接收多个字节的数据

参数：

SlaveAddr：从机地址（7 位纯地址，不含读写位）

SubAddr：从机的子地址

SubMod：子地址模式，0－无子地址，1－单字节子地址，2－双字节子地址

*dat：保存接收到的数据

Size：数据的字节数

0：接收成功

1：在接收过程中出现异常

说明：

本函数能够很好地适应所有常见的I2C 器件，不论其是否有子地址

当从机没有子地址时，参数SubAddr 任意，而SubMod 应当为0

********************************************************************/

/*bit I2C_Gets(unsigned char SlaveAddr,unsigned int SubAddr,unsigned char SubMod,char *dat,unsigned int Size)

{

unsigned char i; //定义临时变量

char a[3];

if ( Size ==0 ) return 0; //检查长度

a[0] =(SlaveAddr << 1); //准备从机地址

if ( SubMod > 2 ) SubMod =2; //检查子地址模式

if ( SubMod !=0 ) //如果是有子地址的从机，则要先发送从机地址和子地址

{

if ( SubMod ==1 ) //确定子地址

{

a[1] =(char)(SubAddr);

}

else

{

a[1] =(char)(SubAddr >> 8);

a[2] =(char)(SubAddr);

}

SubMod++;

t0=1; //发送从机地址，接着发送子地址

I2C_Start();

for ( i="0"; i<=SubMod; i++ )

{

I2C_Write(a[i]);

}

I2C_PutAck(1);

I2C_Stop();

t0=0;

I2C_Start(); //这里的I2C_Start()对于有子地址的从机是重复起始状态

//对于无子地址的从机则是正常的起始状态

I2C_Write(a[0]+1); //发送从机地址

if ( I2C_GetAck() )

{

I2C_Stop();

return 1;

}

for (;;) //接收数据

{

while( I2C_GetAck() );

*dat =I2C_Read();

if ( --Size ==0 )

{

I2C_PutAck(1);

I2C_PutAck(0);

break;

}

I2C_Stop(); //接收完毕，停止I2C 总线，并返回结果

return 0;

}*/

char gets2(unsigned char subaddr)

{

char i,dat;

I2C_Start();

I2C_Write(ZLGWR);

I2C_GetAck();

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