基于80C196单片机实现的线性V/f转换器

　　一、引言

　　80C196片内集成了模拟采集部件(A/D、转换器)，包括8路多路转换开关、采样保持器以及10位的模/数转换器。片内的A/D采用逐次比较方式来完成转换，片内的梯形网络比较电路提供1024个内部基准电压与模拟输入信号进行比较，结果产生10位的数字信号输出，其精度和分辨率高于通用的ADC0809芯片(1)。高速输出HSO可以按程序设定的时刻去触发一个或多个事件，其中包括启动A/D转换、触发软件定时器中断等(l).

　　本文利用HSO定时触发事件的功能，在P口中的ACH.4输入0一+SV的电压，经A/D转换后，作为一个时间控制因子去调节触发事件的时刻，从而在HSO.0上输出一定频率的脉冲信号，经线性化处理后，脉冲频率随输入电压的升高而线性地提高。该脉冲可用于各种智能化仪表或经后续电路转换成正弦波用于各种信号处理系统中。作者将该脉冲用于人工肛门肌肉训练与排便控制仪中，获得了良好的效果。

　　二、电路连接

　　转换器的电路原理图见图1所示。比较基准电压VREF与Vcc共用一个稳压电源，但各自单独引线，两个数字地Vss(图中只画出一个)连接在一起，输入电压vIN在0一+SV范围可调，经去抖动后引到ACH.4，HSO.0作为脉冲的输出。

　　三、工作原理

　　(l)产生一定周期和占空比的脉冲需要设置三个事件:脉冲上升沿(正跳变)、下降沿(负跳变)和脉冲周期。相关的三个寄存器定义为REGI、REGZ、REG3。A/D转换结果(10位)存放在REGI中，REGZ是REGI的某种函数关系(待定)，REG3用于确定脉冲的宽度。假设脉冲现在时刻是ON状态，则将在’Tl+0003时刻重复现在的状态，然后在Tl+(REG3)时刻变成OFF状态，在TI+(REGZ)时刻又回到ON状态。这样高电平的持续时间为(REG3)，低电平持续时间为(REGZ)一(REG3).对于方波的情况，应取(REGZ)=2x(REG3)。

　　四、程序流程图

　　根据不同的M、N值产生不同的频率范围的脉冲输出，程序分别设置了三个子程序，对应于三个档位，档位的选择由键盘输入来实现。脉冲发生子程序一，产生10HZ一10OHZ的脉冲输出;脉冲发生子程序二，产生100HZ一IO00HZ的脉冲输出;脉冲发生子程浮三，产生IKHz一10KHz的脉冲输出。

　　程序流程图见图2。

　　五、结果

　　表1给出了各档位的输出频率范围和M、N值。

　　六、讨论

　　本文介绍的电压一频率转换器与LM131、LM231、LM331系列集成器件相比，最大的优点在于量程可编程设定;输入电压低，线性度好。但由于80C196片内完成一次AID转换至少需要91个状态周，即91x0.25声=22.75声(l

　　ZMHz时钟)，以致转换器的频率上限受到限制。另一点是泰勒展开点选在VIN=OV处，电压低端输出线性度好，电压高端线性度有所下降。