HT48简易万用讯号产生器制作
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2003-09-01 00:00
前言:
前言
日常生活中不论食、衣、住、行都会使用到微控制器(MCU),例如食物烹调的微波炉、电磁炉,衣物洗涤的洗衣机、烘干机,提供生活舒适性的空调机、除湿机,提供行的方便之汽车,还有人际沟通的通讯产品以及视听育乐的CD、VCD、DVD….等产品,都采用了MCU作为人机接口的操作或是产品功能的内部控制。MCU微控制器的优点主要在于可程序化的特色,因此特别适合应用在多样化产品的设计,尤其OTP、Flash type MCU的问世更符合产品生命周期缩短的趋势,不仅加速产品开发、验证、试产,同时提供少量多样的变化需求,达到降低研发成本、提升产品竞争力的要求,以及Time to Market的目标。
盛群半导体公司长久以来致力于MCU的研发,一路走来参与了国内MCU的发展,目前已由消费性产品的商业规格的MCU产品外,成功的研发一系列适合汽车、家电等工业规格的单芯片微控制器产品,除了汽车防盗厂商的大量采用外并逐渐为国际家电大产所采用,运用于电磁炉、微波炉、咖啡壶、冷气空调….等家电产品,盛群提供给各类型产品公司(如汽车、家电、消费性产品etc…)更多更好的MCU产品来协助客户提升产品市场的竞争力,最终达到增加消费者更具便利性与舒适性的生活品质。
特色优点
一般人都认为 μC 属于数字世界的东西,虽然变化多端但总局限于0与1的范畴,很少会将原本属于线性世界的东西拿来比较或取代,本专题就拿 μC 来模拟从前大家都习以为常的讯号产生器,让大家了解 μC 的应用面其实还是可以跨到传统的线性世界的。为了能「与众不同」,故不用传统20年来的8038来做讯号产生器,改用微处理器来处理一些大家习以为常的物品(讯号产生器)是一项很有意思的自我挑战。
本专题制作的主要特点计有以下几项:
1. 轻、薄、短、小性:
就实际完成的作品来看可知道本讯号产生器的体积十分迷你,所需零组组件计有微处理器1个、LM358 1个、电阻6个、电容5个、排阻6个、可变电阻3个、选择开关4个、按键1个,全部的成本不超过新台币1百元就可买全。
2. 省电性
由于HT48R05A及LM358等组件都是非常省电(电流平均为5mA)的零件,故一个积层9V电池就可以使用非常久的一段时间。
3. 独特性
一般的讯号产生器是不会产生锯齿波、脉冲波、调载波、奇怪波及混合波等,更不会提供同步讯号给您示波器触发之用。本专题制作提供给您一个想法之后您可以依自己需求来更改波形表来制造出与众不同的波形产生器。
4. 数位性
将传统的线性设计工作以数字组件来达成,除可免除零件误差所需要的调整工作,同时弦波的失真率也可降至最低(整个频段失真率<1%)。
5. 简易性
整个专题制作所需的零组组件很少,不需要任何校正工作,特别是对零件的精密度要求不高(只要R-2R所用的电阻改成排阻),相信只要会用铬铁的人都可顺利完成达到100%的成功率。
功能说明
一般基本的讯号产生器都具备有如下的功能:
1.可做连续性调整。
2.可产生弦形波、三角波、方形波。
3.可调整振幅大小及直流位准。
本文所介绍的简易万用讯号产生器不但具备上述的功能之外还更具备了多种波及混合波产生能力,也就是说可同时顺序的产生弦形波、三角波、方形波、锯齿波、脉冲波、调载波、奇怪波及综合波等8个波形,免除切换讯号之麻烦,这就是传统讯号产生器无法达到的。另外由于弦形波之产生是采用查表法方式来达成故失真率极低,此亦是传统讯号产生器无法达到的地方。再仔细看看本专题之线路图,除简单明了外没有任何需要校正调整的地方,因此十分方便不仅符合低成本还具有高稳定性与低误差率等优点。
本专题制作所选用之MCU为盛群半导体所设计生产的HT48R05A单芯片,HT48R05A单芯片为盛群所研发的8位高抗噪声、高抗静电、低功率CMOS制程,为少数国内工业等级规格的单芯片产品,它是RISC架构的8位微控制器,在功能上较国内外其它品牌单芯片有过之而无不及,且工业级的品质及低廉的价格已获得国内外许多汽车大厂及家电大厂采用并深获好评。HT48R05A总共有13支I/O接脚,本设计中用了8根I/O(PA0~PA7)来做D/A工作,3根I/O(PB0~PB2)来做波形的选择工作,为了简化程序,故每当改换波形时必须按重置键才会正确工作。至于HT48R05A单芯片的主要优点和特色主要计有以下几点,若读者需要更为详细的介绍与说明可上网至www.holtek.com.tw网站下载规格手册参考。
 工作电压:3.3V至5.5V
 工作频率:400K~8MHz
 可使用石英振荡及RC振荡源
 接脚包装:16SSOP、18DIP/SOP
 程序内存:0.5K*14
 数据存储器:32*8
 拥有13支I/O接脚
 具有一组计时计数器、二层堆栈、内外中断功能
 看门狗定时器、省电模式与唤醒功能,电压下降侦测电路
采用最传统的R-2R电阻,可以不必在乎电阻的精确度,只要能有相同的比值即可,此外对高标准的朋友来说可使用6个200K的排阻来完成可收到最高的准确度。
利用HT48R05A的RC振荡模式中改变R值及C值来做频率的控制。
HT48R05A的工作频率Fcpu
Fcpu=1/R×C×0.46
程序执行一个LOOP需9×2个μC时基完成一个360度的波形需要64个LOOP,故总频率与RC的关系值为Fwave=1/R×C×530
利用简单的反相工作OP,可轻易的将DA讯号及直流位准讯号加起来。利用可变电阻B的VR来做直流位准的调整而利用V的VR来做整体(DA位准及直流位准)的调整。
由于9V电池是电路设计使用的电源,故必须分压出中点(虚地)出来,于是利用多余的一个OP来分出中点电压来,此线路可收大电流输出又不耗电的优点。
程序行:
碍于篇幅限制另档储存。
程序说明:
整个程序虽然很多,其实当中5分之3都是存放查表法所需要的数据,故比较不花脑筋,将整个程序分成五个段落来说明。
将360度的波形每4度存放一个数据,故每一波形需64个BYTE数据,这里特别要提的就是脉冲波形只记录四分之一周期,其它周期采重复使用。
2.波形选择部份:
00F6~00FE---直接用TABLE来做判断可大大简化程序的撰写,唯TABLE的使用只能在PAGE前256的位置。
00165~0167---在做外部波形设定的读取。
3.波形产生部份:
为了周期数目一致化,故有的程序内部会填塞NOP以期达到固定在9个指令周期产生一次波形。
4.起始设定部份:
015A~0164---在做一些控制缓存器的设定。
5.波形循环部份:
共有 结语
一个单芯片微控制器能不能被业者所采用,个人认为不外乎有下列几个条件:容易入门、品质稳定、价格优势、工具齐全、宣传推广、技术支持、品质提升、永续经营等。根据个人大略观察,盛群半导体公司长久以来确实不断朝着上述的方向努力前进,因此已成功成为国内知名的MCU设计制造大厂,其产品更是受到两岸消费性与家电大厂的青睐及爱用,相信假以时日盛群(HOLTEK)公司一定能够成为全球知名MCU大厂之一。
八个不同波形循环部份: