用COP820CJ实现可变输入范围的PWM A／D转换

【摘　要】　介绍了8位单片机COP820CJ，并给出了一个用COP820CJ片上比较器设计的基于脉宽调制的A／D变换器，该A／D变换器可根据输入电压进行软件调整。
    关键词：PWM，A／D，计数

1　COP820CJ芯片介绍
　　COP820CJ是美国国家半导体公司的一款8位单片机，其主要数据有：64字节RAM，1K字节ROM，24个I／O口，时钟频率10MHz，工作电压2．5V～6．0V。主要特性有：多输入唤醒机制（MIWU），低压复位的保护机制，片上模拟比较器，低电磁辐射设计，I／O口可编程为三态、推挽输出、弱上拉输入等。下面仅就将要涉及的部分加以介绍。
　　COP820CJ的端口分为L／I／D／G四类。其中I口为4位输入端口，D口为4位输出端口，G口有6位I／O口和2位输入口，L口为8位I／O口。L口也是芯片的唤醒端口，其中，L1和L2又是比较器输入口，L3又是比较器输出口。L口配有数据寄存器（LDATA〔0DOH〕）和配置寄存器（LCONF〔0D1H〕），两寄存器共同决定该端口的状态。具体关系见表1。

　　COP820CJ的片上RAM、端口、寄存器均映射到00H～FEH的数据内存空间，其中C0～CFH段主要是唤醒及看门狗控制寄存器，D0～DFH段有8个端口类寄存器，E0～EFH段为计时器和系统寄存器。00～2FH及F0～FFH为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堆栈指针〔FDH〕三个专用寄存器。
2　工作原理
2．1　基本原理
　　利用COP820CJ芯片上的模拟比较器和脉冲宽度调制方式，可以构成由软件调控的可变输入范围的A／D转换器。原理图见图1。图中，L1和L2为比较器输入端，如电容电压小于输入电压，L3端输出高脉冲，反之，L3输出低脉冲，并对低脉冲减1计数。输入电压可通过L1、L2之间并联的两个背向二极管对电容C1快速充放电，使两者电位迅速接近。
　　比较器允许的输入电压为0．4V～1．5V（此时电容电压与充电、放电时间之间为近似线性关系），实际输入电压范围可能要更小一些。因此，我们可以通过设定高低脉冲的参数，使电容电压始终保持在测量范围内。设电源为5V，时钟频率为10MHz，脉冲周期为24个时钟，即2．4微秒，输入电压范围是