软件设计 - 基于单片机C8051F410的精确信号模拟电路设计

　　3 软件设计

　　本电路中运用c语言编程来实现PWM控制，利用C8051F410芯片的可编程计数器阵列组成PWM发生器。C805IF410芯片的可编程计数器阵列由一个专用的16位计数器/定时器和3个16位捕捉/比较模块组成．捕捉/比较模块有六种工作方式：边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、频率输出、8位PWM和16位PWM。每个捕捉，比较模块的丁作方式都可以被独立配置。对PCA的配置和控制是通过系统控制器的特殊功能寄存器来实现的．主要有以下几个：

　　1） PCAOCN可编程计数器阵列控制寄存器。该寄存器包括溢出标志、运行控制标志以及捕捉/比较标志。

　　2） PCAOMD可编程计数器阵列方式寄存器。该寄存器用于设置可编程计数器阵列的工作模式及时钟源。

　　3） PCAOCPMn可编程计数器阵列捕捉/比较寄存器。该寄存器可进行捕捉/比较模块n的工作方式。

　　4） PCAOCPn可编程计数器阵列捕捉，比较寄存器（高低字节）。该寄存器用于设置捕捉/比较模块n的高低字节。

　　本电路主要利用PCA模块2来产生PWM波形。初始设置PCAOCN为0x40．置位PCA模块2捕捉/比较标志．在发生一次捕捉时该位由硬件置位，该位置‘1’将导致CPU转向PCA中断服务程序。初始设置PCAOMD为0x08．PCA计数器，定时器时钟选择系统时钟。初始设置 PCAOCPM2为0xc2，使能16位脉冲宽度调制、比较器功能和PCA模块2的脉宽调制方式。PCAOCP2的值将在程序流程中实时设定。软件流程如图3所示。

　　

　　图3软件流程图

　　具体实现方法与步骤如下：

　　1）初始设置：根据设定电压值生成初始PWM波形和频率参数。

　　2）电压测最：测量此时输出电压和设定值之间的偏差，用于调整PWM参数。

　　3）调整PWM参数：把设定的输出电压与实际读取到的输出电压进行比较．若实际电压值偏小，则向增加输出电压的方向调整PWM的占空比；若实际电压偏大，则向减小输出电压的方向调整PWM的占空比。

　　4）使能PWM输出。

　　另外．在软件PWM的调整过程中还要注意ADC的读数偏差和电源工作电压等引入的纹波干扰。合理采用算术平均法等数字滤波技术。

　　4 结论

　　本电路针对装备维护存在的实际问题。基于C8051F410单片机，利用PWM调制技术和负反馈测量技术克服了原电路因工作点不稳定的问题。经实验验证，将本电路替换掉原来的模拟电路模块后，榆测设备重测合格的现象不再出现。本电路从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换，抗噪性能强，工作稳定，具有较高的输出精度，对于同类电路的设计具有一定的借鉴意义。

　　本文作者创新点：本文基于C8051F410单片机，采用PWM调制技术和负反馈测量技术设计了一种新的精确信号模拟电路，能程控输出高精度模拟电压信号，无需进行数模转换，抗噪性能强，有效抑制了信号产生电路普遍存在的工作点漂移问题，具有一定的借鉴意义。