A/D轉換器設計與應用

　　四、 范例：三點(diǎn)式溫度檢知器

• 　　本節依據HT46R47微控器具有四組模擬/數字轉換器之特性，，我們分別使用了J型熱電耦（電壓型）、AD590（電流型）、及PT100（電阻型）三種溫度感知器，來(lái)說(shuō)明模擬/數字轉換器之使用。以下將就硬件設計、功能規劃、和軟件設計三方面詳加說(shuō)明，在硬件規劃方面將分成主電路和感測電路，而在功能規劃方面則說(shuō)明顯示器及按鍵的功能，最后則說(shuō)明本系統的三支主要程序。

　　 主電路的規劃

　　HT46R47微控器主電路及顯示電路如圖一所示，規劃使用PA3-PA0經(jīng)由74LS47譯碼IC控制四個(gè)共陽(yáng)型七段顯示器之數字、PA4控制四個(gè)共陽(yáng)型七段顯示器之小數點(diǎn)、PA6-PA5經(jīng)由74LS139譯碼IC控制四個(gè)共陽(yáng)型七段顯示器之電源供掃瞄顯示及掃瞄按鍵、PA7讀取按鍵值，圖中四個(gè)二極管主要隔離作用、當數個(gè)按鍵同時(shí)按下時(shí)可以避免74LS139譯碼IC之輸出短路。AD590（電流型）、PT100（電阻型）及K型熱電耦（電壓型）溫度感測電路如圖2、圖3、及圖4所示，經(jīng)由OP07放大器將訊號放大、當溫度從攝氏0度至100度變化時(shí)輸出電壓范圍為0~5V之間，再分別接入HT46R47微控器的PB0~PB2接腳。利用PD0以脈波寬度調變方式 (PWM)經(jīng)由繼電器來(lái)控制加熱器的啟閉，考量PD0重置時(shí)為高電位，因此使用晶體管設計成反相器，當PD0送出低電位時(shí)激活加熱器；反之，PD0送出高電位時(shí)可關(guān)閉加熱器。
四顆共陽(yáng)極七段顯示器顯示規劃如表5所示，編號DS1用來(lái)標示第幾信道，例如：顯示“0”表示信道AN0(AD590傳感器)，編號DS2- DS4七段顯示器系顯示溫度DS2為拾位數、DS4為小數點(diǎn)第一位，顯示范圍為99.9-0.00。為了區隔顯示目前溫度與設定溫度，故在顯示目前溫度時(shí)以正常方式顯示，反之顯示設定溫度時(shí)則以閃爍顯示方式處理。

　　 按鍵功能歸劃

　　在本系統中共有四個(gè)按鍵，而工作模式共有顯示目前溫度、設定溫度、察看其它組目前溫度、察看其它組溫度設定情形及設定溫度控制組別等模式，必須使用復合鍵(雙鍵同按)，按鍵功能規劃如表六所示。

　　 軟件程序規劃

　　在軟件規劃方面，分成三大部份：主程序、計時(shí)中斷程序、A/D中斷程序，流程圖如圖5所示。計時(shí)中斷程序(如圖6a所示)主要產(chǎn)生250us中斷時(shí)間基頻，每中斷一次將CO_NUMB_0內存值增加一，主程序依據CO_NUMB_0值產(chǎn)生5ms信號做掃瞄顯示及掃瞄按鍵使用。A/D中斷程序(如圖六b所示)主要將每一個(gè)模擬信號信道之ADRH及ADRL的值取樣128次后取平均值，考量HT46微控器其堆棧系以地址堆棧方式，因此在執行A/D中斷時(shí)先將ACC及STATUS緩存器存入內存ACC_B及STATUS_B中、執行完畢再從內存ACC_B及STATUS_B取回原先之值，避免影響主程序的執行。主程序負責工作包括：依據計時(shí)中斷所產(chǎn)生時(shí)間基頻做掃瞄顯示、掃瞄按鍵、溫度轉換、及以PWM方式進(jìn)行溫度控制，經(jīng)由按鍵做查詢(xún)各信道目前溫度、設定溫度、及調整更換設定溫度。
五、 結論

　　HOLTEK微控器采用精簡(jiǎn)指令集架構設計而成，具有很強的運算能力，再加上它根據不同的需求設計專(zhuān)用的微控器，除了提升效能外，也大量減少硬件電路設計的成本，以本文所介紹的模擬/數字轉換器為例，一般通用型的微控器不但要增加模擬/數字轉換芯片，而且對于有多信道的需求，要兼顧到成本的考量，往往只用一顆模擬/數字轉換芯片搭配一顆模擬開(kāi)關(guān)，而采用HT46系列的微控器，上述兩顆芯片都可以省略，而且使得應用電路更加的簡(jiǎn)潔