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极速快3玩法:基于MSP430F1121单片机的Σ-ΔA/D转换器方案

? 2018年07月03日 10:37 ? 次阅读

极速快3是什么彩票 www.ln0d0.cn Σ-ΔA/D技术具有高分辨率、高线性度和低成本的特点。本文基于TI公司的MSP430F1121单片机,介绍了采用内置比较器和外围电路构成类似于∑-△的高精度A/D实现方案,适合用于对温度、压力和电压等缓慢变化信号的采集应用。

在各种A/D转换器中,最常用是逐次逼近法(SAR)A/D,该类器件具有转换时间固定且快速的特点,但难以显著提高分辨率;积分型A/D 有较强的抗干扰能力,但转换时间较长;过采样Σ-ΔA/D由于其高分辨率,高线性度及低成本的特点,正得到越来越多的应用。根据这些特点,本文以TI公司的MSP430F1121单片机实现了一种类似于Σ-ΔA/D技术的高精度转换器方案。

MSP430F1121是16位RISC结构的FLASH型单片机,该芯片有14个双向I/O口并兼有中断功能,一个16位定时器兼有计数和定时功能。I/O口输出高电平时电压接近VCC,低电平时接近Vss,因此,一个I/O口可以看作一位DAC,具有PWM功能。

该芯片具有一个内置模拟电压比较器,只须外接一只电阻和电容即可构成一个类似于Σ-Δ技术的高精度单斜率A/D。一般而言,比较器在使用过程中会受到两种因素的影响,一种是比较器输入端的偏置电压的积累;另一种是两个输入端电压接近到一程度时,输出端会产生振荡。

MSP430F1121单片机在比较器两输入端对应的单片机端口与片外输入信号的连接线路保持不变的情况下,可通过软件将比较器两输入端与对应的单片机端口的连接线路交换,并同时将比较器的输出极性变换,这样抵消了比较器的输入端累积的偏置电压。通过在内部将输出连接到低通滤波器后,即使在比较器输入端两比较电压非常接近,经过滤波后也不会出现输出端的振荡现象,从而消除了输出端震荡的问题。

利用内置比较器实现高精度A/D

图1是一个可直接使用的A/D转换方案,该方案是一个高精度的积分型A/D转换器。其基本原理是用单一的I/O端口,执行1位的数模转换,以比较器的输出作反馈,来维持Vout与Vin相等。

基于MSP430F1121单片机的Σ-ΔA/D转换器方案

图1 利用MSP430F1121实现的实用A/D转换器电路

如图1所示,产生1位DAC的电路为一路通用I/O口、一个串联的电阻和电容。在电容上产生Vout,要维持Vout=Vin,必须通过 I/O口对电容进行充放电,而由比较器的输出来决定是进行充电还是放电(即I/O口输出高低电平),这样A/D形成了一个类似于带负反馈的闭环系统。以图 1的电路为例,当比较器输出为高电平时,说明Vout>Vin,此时应对电容放电,则I/O口输出低电平;当比较器输出为低电平时,说明Vout <Vin,应对电容充电,则I/O口输出高电平。

充、放电维持的时间确定的方法是每隔一个极短且固定的时间t后,查询比较器的输出状态,如果比较器的输出状态没变,则维持I/O口的输出;当比较器的输出状态发生改变,则I/O口的输出状态也应改变。因此,I/O的某一状态(高/低电平)维持的时间可能是Xt(X为整数),从而在整个A/D转换过程中,形成了一系列的X1、X2、…、Xi、…、 Xn。Xn为一随机数,其值由比较器的输出状态而定。在每个单位时间t后,如果I/O口的输出为高电平,则事先设定的计数加1,当A/D转换完成后,记录下I/O口输出高电平的次数为m。

而A/D转换完成的时间主要取决于对A/D转换的精度要求。当要求一个12位的A/D,则其时间为4096t,即对比较器输出作 4096次查询,每次查询间隔时间为t(参考后面的程序及说明)。同样16位的A/D的时间为65535t。在此,将对应转换精度要求的4096或 65535设为N,并结合上文所述,N=X1+X2+……Xn。

那么结合电容的充放电公式:

V(t)=V(1-exp(-t/RC))

可对积分型A/D作以下数学上的推断,从而求出Vin。

N=X1+X2+……Xn

高电平的次数为m

假设:Vin(t)=Vin

根据Vout=Vin和电容的充放电的公式可得:

Vout(t)=Vin+m(Vcc-Vin)(1-exp(-t/RC))-(N-m)Vin(1-exp(-t/RC)

m(Vcc-Vin)(1-exp(-t/RC))为充电过程

(N-m)Vin(1-exp(-t/RC)为放电过程

因此:Vin=Vcc&TImes;m/N (1)

上式成立的前提条件是Vin 在短时间内不变,且对确定Vout的电容要预充电,在开始进行A/D转换前使Vout=Vin,即通过I/O口对电容预充电使比较器在发生第一次翻转后,开始进行积分A/D转换。

如果对(1)式作一些处理,可使得A/D转换的处理更加方便:如果电源电压Vcc为3.0V,取N=3000,则分辨率为1mV,当m= 1245时, Vin=1.245V;如果N=30000,则分辨率为0.1mV,在m=12456时,则Vin=1.2456V。这样,只要通过对m的确定就可以得到 Vin的值,避免了直接用公式(1)带来的计算上的麻烦。

基于MSP430F1121单片机的Σ-ΔA/D转换器方案

图2 用比较器做A/D转换的子程序代码

应用实例

上面介绍的低成本A/D转换器方案适用于缓慢变化电信号的采集,如温度、压力、光和电压等。结合芯片的低功耗特点,该方案适合于电池供电的便携式仪器。

用图1所示电路可以构成一个简单的信号测量系统,用HT1621作为液晶显示驱动器,P1.0~P1.3四个I/O口控制HT1621。测量结果直接可以看到,利用该电路可以构成一个具有12位以上分辨率的毫伏表。

因此,可以将测量结果放入FLASH存储器中,具有记忆和回放功能。MSP430F1121 还有一个16位定时器,可以与一个I/O端口构成一个UART,用于发送测量结果,上传给PC机,可以构成一个低采样率的简易存储示波器。

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物联网全栈教程-从云端到设备(十)

物联网全栈教程-从云端到设备(十一)

发表于 2018-05-28 11:26 ? 1037次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(十一)

物联网全栈教程-从云端到设备(十二)

一 经过前面的铺垫,你已经学会了在LinkDevelop上新建一个项目,然后通过使用MQTT电脑客户...

发表于 2018-05-28 11:26 ? 575次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(十二)

物联网全栈教程-从云端到设备(十三)

一 很多朋友一听说要搞硬件总觉得还要重新学习很多电路基础知识,零妖告诉你这是个错误的想法。如果在十年...

发表于 2018-05-28 11:26 ? 530次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(十三)

DIY一款双路输出四电压等级电源

上面两图展示的为成品线路板,输出、输入遵循左低右高的原则。从图中大家应该不难看出,本人在有限的成本...

发表于 2018-05-28 09:16 ? 950次阅读
DIY一款双路输出四电压等级电源

一些完美的数字播放音响产品的详细概括第一部分

在数字领域,真正影响声音的关键是DAC芯片的时钟Jitter,而不是送给解码器的数据,把DAC芯片时...

发表于 2018-05-27 11:02 ? 1131次阅读
一些完美的数字播放音响产品的详细概括第一部分

大神提供的AVR单片机的相关总结

AVR文档里要求最好不要中断嵌套,只能执行完这个中断再执行下一个中断;

发表于 2018-05-27 10:16 ? 226次阅读
大神提供的AVR单片机的相关总结

三分钟告诉你:AVR单片机的熔丝与解锁

AVR单片机的熔丝位配置是AVR单片机初学者很容易出错的地方,其实只要注意一些事项,还是能够尽量避免...

发表于 2018-05-25 17:10 ? 238次阅读
三分钟告诉你:AVR单片机的熔丝与解锁

一文带你深入了解:AVR单片机程序设计架构

最精彩的部分要数多任务并行运行。简单的多进程程序还是很容易的,比方同时控制流水灯和数码管(动态),单...

发表于 2018-05-25 16:43 ? 185次阅读
一文带你深入了解:AVR单片机程序设计架构

大神教你快速上手:标准80C51单片机模拟I2C...

在做程序是我在网上找的是周立功的程序,感觉还不错顺便转载;在使用的过程中一定要注意时序、时间的问题。

发表于 2018-05-25 16:37 ? 314次阅读
大神教你快速上手:标准80C51单片机模拟I2C...

单片机的一生如同人类

一阵铃声吵醒你(wake up,激活),你感觉很饿,于是大哭(Alarm Ring),父母马上来喂你...

发表于 2018-05-25 15:13 ? 929次阅读
单片机的一生如同人类

大神手把手教你:单片机DS18B20水温控制系统...

在一些温控系统电路中,广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路,转换成A...

发表于 2018-05-25 15:09 ? 598次阅读
大神手把手教你:单片机DS18B20水温控制系统...

基于STM32F103系列单片机的无线解说器

本实例是以STM32F103系列单片机作为核心处理器,利用VS1003芯片进行音频解码的一种无线解...

发表于 2018-05-25 10:00 ? 1631次阅读
基于STM32F103系列单片机的无线解说器

基于HT1621B段式液晶??榈那τ蒙杓?/a>

段式液晶由于其功耗低、价格便宜在很多家电中得到广泛的应用,其驱动其实并不复杂,大多是情况下都是用HT...

发表于 2018-05-25 03:48 ? 593次阅读
基于HT1621B段式液晶??榈那τ蒙杓? /></a>
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Linear推出16通道、16位电压输出数模转换...

Linear推出16通道、16位电压输出数模转换器(DAC)LTC2668-16,该器件具备Soft...

发表于 2018-05-24 17:25 ? 178次阅读
Linear推出16通道、16位电压输出数模转换...

mega16单片机科学计算器程序源代码

支持最大八位的无符号长整型数值计算

发表于 2018-05-24 16:08 ? 241次阅读
mega16单片机科学计算器程序源代码

基础教程:数模转换器

ADI公司推出三集系列在线研讨会来关注模拟信号与数字信号的相互转换,本研讨会是其中的一集。在本研讨会...

发表于 2018-05-24 15:47 ? 577次阅读
基础教程:数模转换器

目前较为主流的手势检测方案简要分析

ELMOS推出的汽车级多用途传感器IC-E909.06,同样可以实现手势检测。E909.06基于目标...

发表于 2018-05-24 15:42 ? 1024次阅读
目前较为主流的手势检测方案简要分析

AD5755-1开发过程控制演示

AD5755-1是一款四通道、4至20 mA、16位DAC,采用创新动态电源控制架构降低功耗与自发热...

发表于 2018-05-24 14:17 ? 673次阅读
AD5755-1开发过程控制演示

esp8266中文资料汇总(esp8266引脚图...

本文首先介绍了esp8266引脚图功能与esp8266特性,其次介绍了 单片机与ESP8266串口...

发表于 2018-05-24 08:36 ? 2359次阅读
esp8266中文资料汇总(esp8266引脚图...

Microchip PIC24F32KA304超...

这讲我们讲:Microchip PIC24F32KA304超低功耗16位单片机

发表于 2018-05-23 15:47 ? 523次阅读
Microchip PIC24F32KA304超...

Microchip全新的PIC32MX3/4系列...

本视频介绍了Microchip全新的PIC32MX3/4系列高性能低成本32位单片机。该系列是对原有...

发表于 2018-05-23 14:47 ? 758次阅读
Microchip全新的PIC32MX3/4系列...

单片机的发展历程

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个...

发表于 2018-05-23 14:45 ? 3606次阅读
单片机的发展历程

PIC?单片机与LED驱动及控制相关外设介绍(上...

本课讲述PIC?单片机与LED驱动及控制相关外设介绍上篇

发表于 2018-05-23 13:48 ? 859次阅读
PIC?单片机与LED驱动及控制相关外设介绍(上...

DAC产生直流电压或任意波形

LDAC(装载DAC)引脚为高电平时,串行数据流与SCLK(串行时钟)配合,装载DAC的串行输入寄存...

发表于 2018-05-23 09:43 ? 1266次阅读
DAC产生直流电压或任意波形

掌握段式数码管的工作原理和如何通过动态驱动的方法...

74HC138 是常用的3-8 线译码器, 即具有3 个输入端( 管脚1,2,3) 与8 个输出端(...

发表于 2018-05-23 09:34 ? 1495次阅读
掌握段式数码管的工作原理和如何通过动态驱动的方法...

MCU单片机主流芯片公司有哪些_十大主流MCU单...

本文主要盘点了全球十家主流MCU单片机公司,分别有瑞萨电子、恩智浦、微芯科技、意法半导体、英飞凌、德...

发表于 2018-05-22 16:44 ? 1103次阅读
MCU单片机主流芯片公司有哪些_十大主流MCU单...
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