Лекции по «Проектированию и программированию микропроцессорных систем управления»

0: Внутренний датчик температуры отключен.

1: Внутренний датчик  температуры включен.

Бит 1: BIASE: Бит включения  внутреннего генератора напряжения смещения.

0: Внутренний генератор  напряжения смещения отключен.

1: Внутренний генератор  напряжения смещения включен.

Бит 0: Не используется. Читается как 0000b. Запись не оказывает никакого влияния.

 

Таблица 6.1. Внешний ИОН. Электрические характеристики.

VDD = 3.0 V; –40 to +85 °C unless otherwise specified

 

 

7. Компараторы

МК C8051F31x имеют два встроенных программируемых компаратора напряжения, Компаратор 0 и Компаратор 1, структурные схемы которых показаны на рисунках 7.1 и 7.2 соответственно (Примечание: внешние порты, доступные в качестве входов компараторов, различны для различных модификаций МК C8051F31x. Первыми (до знака «/») указаны выводы портов для МК C8051F310/3). Время отклика и гистерезис компараторов можно настраивать программно. Компараторы имеют аналоговые входные мультиплексоры и два выхода, которые доступны (при необходимости) на выводах портов: синхронный выход типа «защелка» (СР0 и CP1), или асинхронный «сырой» выход (СР0А и CP1A).

Асинхронные сигналы СР0А и CP1A доступны даже в том случае, если остановлен системный тактовый сигнал SYSCLK. Это  позволяет компараторам функционировать  и генерировать выходной сигнал даже при нахождении МК в состоянии остановки (режим STOP). Выходы компараторов, если они разведены на внешние выводы, можно настроить как обычные цифровые выходы или как выходы с открытым стоком (см. раздел «17.2. Инициализация портов ввода/вывода» на стр. 193). Компаратор 0 можно также использовать в качестве источника сброса (см. раздел «12.5. Сброс от Компаратора 0» на стр. 131). Входы Компараторов выбираются в регистрах CPT0MX и CPT1MX (см. SFR-описания 8.2 и 8.5). Биты СМХnР1-СМХnР0 выбирают положительный вход Компаратора 0; биты CMXnN1-CMXnN0 выбирают отрицательный вход Компаратора 0.

Важное примечание относительно использования входов компаратора: Выводы портов, выбранные в качестве входов компараторов, должны быть настроены в соответствующих регистрах конфигурации портов как аналоговые входы, а также должны быть настроены как выводы, пропускаемые матрицей при назначении выводов (см. подробную информацию о настройке портов в разделе «17.3. Порты ввода/вывода общего назначения»).

Рисунок 7.1. Функциональная схема Компаратора 0

 

Рисунок 7.2. Функциональная схема Компаратора 1

 

Выходы компараторов можно опрашивать программно, использовать как источник прерывания и/или развести на внешние выводы портов. Выходы компараторов, разведенные на внешние выводы портов, доступны как асинхронные выходы или как синхронизированные с тактовым сигналом выходы; асинхронные выходные сигналы компараторов доступны даже в режиме STOP (когда тактирование системы остановлено). В отключенном состоянии на выходах компараторов, разведенных с помощью матрицы на внешние порты МК, по умолчанию устанавливается низкий логический уровень, а ток потребления падает до 100 нА и менее. Подробная информация о настройке выходов компараторов с помощью матрицы приведена в разделе «17.1. Приоритетный декодер матрицы» на стр. 191. На входы компараторов можно подавать напряжение от –0.25В до (VDD)+0.25В, не опасаясь повреждения МК или сбоев в его работе. Полные электрические характеристики компараторов приведены в таблице 7.1.

Время отклика компараторов можно настроить программно, используя регистры CPT0MD и CPT1MD (см. SFR-описания 7.3 и 7.6). Увеличение времени отклика компаратора позволяет снизить потребляемую им мощность. Временные параметры и данные о потребляемой мощности приведены в таблице 7.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8.3. Гистерезис компаратора

 

 

Параметры гистерезиса компараторов настраиваются программно при помощи регистров управления CPT0CN и CPT1CN. Пользователь может программировать общую  ширину петли гистерезиса (касается входного напряжения), задав по отдельности положительное и отрицательное напряжение этого гистерезиса относительно порогового значения.

Параметры гистерезиса компараторов программируются битами 3-0 регистров  управления компараторами CPT0CN и CPT1CN (см. SFR-описание 7.1 и 7.4). Величина отрицательного напряжения гистерезиса определяется битами CP0HYN и CP1HYN. Как показано на рисунке 7.3, величина отрицательного гистерезиса может быть 20, 10 или 5 мВ, либо отрицательный гистерезис может отсутствовать вовсе. Аналогично величина положительного напряжения гистерезиса определяется битами CP0HYP и CP1HYP.

 Прерывания от компараторов  могут быть сгенерированы по  переднему или заднему фронту  выходного сигнала. (Разрешение прерываний  и управление приоритетами прерываний описаны в разделе «10. Обработка прерываний» на стр. 111). Флаг CP0FIF или CP1FIF устанавливается в 1 по заднему фронту выходного сигнала компаратора. Флаг CP0RIF или CP1RIF устанавливается в 1 по переднему фронту выходного сигнала компаратора. Эти флаги остаются установленными до тех пор, пока не будут сброшены программно. Для разрешения прерываний по нарастающему фронту выходного сигнала компаратора (от флагов CP0RIF/CP1RIF) следует установить в 1 бит CP0RIE или CP1RIE; для разрешения прерываний по спадающему фронту выходного сигнала компаратора (от флагов CP0FIF/CP1FIF) следует установить в 1 бит CP0FIE или CP1FIE.

Состояние выходов компараторов можно  опросить в любой момент путем  чтения битов CP0OUT или CP1OUT. Компараторы  включаются установкой в 1 битов CP0EN или CP1EN и отключаются сбросом в 0 этих битов. Следует иметь ввиду, что могут быть обнаружены ложные передние и задние фронты при первом включении компаратора, а также при изменении бит, управляющих временем отклика или параметрами гистерезиса компаратора. Поэтому после включения компаратора или изменения битов, определяющих режим его работы, рекомендуется явным образом сбросить в 0 на короткое время (не менее времени включения компаратора) флаги переднего и заднего фронтов. Время включения компараторов указано в таблице 7.1.

 

SFR-описание 7.1. CPT0CN: Регистр управления Компаратора  0

SFR-адрес: 0x9B

Бит 7: CP0EN: Бит включения  Компаратора 0.

0: Компаратор 0 отключен.

1: Компаратор 0 включен.

Бит 6: CP0OUT: Флаг состояния  выхода Компаратора 0.

0: Напряжение на вх. CP0+ < CP0-

1: Напряжение на вх. CP0+ > CP0-

Бит 5: CP0RIF: Флаг прерывания по переднему фронту выходного сигнала  Компаратора 0.

Этот флаг должен сбрасываться программно.

0: Прерывания по переднему  фронту выходного сигнала Компаратора  0 с момента

последнего обнуления  флага CP0RIF не было.

1: Произошло прерывание  по переднему фронту выходного  сигнала Компаратора 0.

Бит 4: CP0FIF: Флаг прерывания по заднему фронту выходного сигнала  Компаратора 0.

Этот флаг должен сбрасываться программно.

0: Прерывания по заднему фронту выходного сигнала Компаратора 0 с момента

последнего обнуления  флага CP0FIF не было.

1: Произошло прерывание  по заднему фронту выходного  сигнала Компаратора 0.

Биты 3-2: CP0HYP1-0: Биты управления положительным гистерезисом Компаратора 0.

00: Положительный гистерезис  отсутствует.

01: Положительный гистерезис = 5 мВ.

10: Положительный гистерезис = 10 мВ.

11: Положительный гистерезис = 20 мВ.

Биты 1-0: CP0HYN1-0: Биты управления отрицательным гистерезисом Компаратора 0.

00: Отрицательный гистерезис отсутствует.

01: Отрицательный гистерезис = 5 мВ.

10: Отрицательный гистерезис = 10 мВ.

11: Отрицательный гистерезис = 20 мВ.

SFR-описание 8.2. CPT0MX: Регистр управления мультиплексором  Компаратора 0

SFR-адрес: 0x9F

Биты 7-6: Не используются. Читаются как 11b. Запись не оказывает никакого влияния.

Биты 5-4: CMX0N1-CMX0N0: Выбор отрицательного входа Компаратора 0.

          Эти биты определяют, какой вывод  порта используется в качестве  отрицательного входа Компаратора  0.

 

CMX0N1	CVX0N0	Отрицательный вход
0	0	Р1.1.
0	1	Р1.5
1	0	Р2.1
1	1	Р2.5

Биты 3-2: Не используются. Читаются как 11b. Запись не оказывает никакого влияния.

Биты 1-0: CMX0P1-CMX0P0: Выбор положительного входа Компаратора 0.

            Эти биты определяют, какой вывод порта используется в качестве положительного

входа Компаратора 0.

CMX0Р1	CVX0Р0	Положительный вход
0	0	Р1.0.
0	1	Р1.4
1	0	Р2.0
1	1	Р2.4

 

SFR-описание 7.3. CPT0MD: Регистр выбора режима Компаратора  0

SFR-адрес: 0x9D

Биты 7-6: Не используются. Читаются как 00b. Запись не оказывает никакого влияния.

Бит 5: CP0RIE: Флаг разрешения прерывания от нарастающего фронта выходного  сигнала 

компаратора 0.

0: Прерывание от нарастающего  фронта выходного сигнала Компаратора  0 запрещено.

1: Прерывание от нарастающего фронта выходного сигнала Компаратора 0 разрешено.

Бит 4: CP0FIE: Флаг разрешения прерывания от спадающего фронта выходного  сигнала 

компаратора 0.

0: Прерывание от спадающего  фронта выходного сигнала Компаратора  0 запрещено.

1: Прерывание от спадающего фронта выходного сигнала Компаратора 0 разрешено.

Биты 3-2: Не используются. Читаются как 00b. Запись не оказывает  никакого влияния.

Биты 1-0: CP0MD1-0: Биты выбора режима Компаратора 0.Эти биты определяют время 

отклика Компаратора 0.

Режим	CPMD1	CPMD0	Время отклика
0	0	0	100 нС
1	0	1	-
2	1	0	-
3	1	1	1050 нС

 

SFR-описание 7.4. CPT1CN: Регистр управления Компаратора  1

SFR-адрес: 0x9A

Бит 7: CP1EN: Бит включения  Компаратора 1.

0: Компаратор 1 отключен.

1: Компаратор 1 включен.

Бит 6: CP1OUT: Флаг состояния выхода Компаратора 1.

0: Напряжение на вх. CP1+ < CP1-

1: Напряжение на вх. CP1+ > CP1-

Бит 5: CP1RIF: Флаг прерывания по переднему фронту выходного сигнала  Компаратора 1.

Этот флаг должен сбрасываться программно.

0: Прерывания по переднему  фронту выходного сигнала Компаратора 1 с момента

последнего обнуления  флага CP1RIF не было.

1: Произошло прерывание  по переднему фронту выходного  сигнала Компаратора 1.

Бит 4: CP1FIF: Флаг прерывания по заднему фронту выходного сигнала  Компаратора 1.

Этот флаг должен сбрасываться программно.

0: Прерывания по заднему  фронту выходного сигнала Компаратора  1 с момента

последнего обнуления  флага CP1FIF не было.

1: Произошло прерывание  по заднему фронту выходного  сигнала Компаратора 1.

Биты 3-2: CP1HYP1-0: Биты управления положительным гистерезисом Компаратора 1.

00: Положительный гистерезис  отсутствует.

01: Положительный гистерезис = 5 мВ.

10: Положительный гистерезис = 10 мВ.

11: Положительный гистерезис = 20 мВ.

Биты 1-0: CP1HYN1-0: Биты управления отрицательным гистерезисом Компаратора 1.

00: Отрицательный гистерезис  отсутствует.

01: Отрицательный гистерезис = 5 мВ.

10: Отрицательный гистерезис = 10 мВ.

11: Отрицательный гистерезис = 20 мВ.

 

SFR-описание 7.5. CPT1MX: Регистр управления мультиплексором  Компаратора 1

SFR-адрес: 0x9E

Биты 7-6: Не используются. Читаются как 11b. Запись не оказывает никакого влияния.

Биты 5-4: CMX1N1-CMX1N0: Выбор отрицательного входа Компаратора 1.

              Эти биты определяют, какой вывод  порта используется в качестве  отрицательного входа Компаратора 1.

CMX1N1	CVX1N0	Отрицательный вход
0	0	Р1.3
0	1	Р1.7
1	0	Р2.3
1	1	Р2.7

 

 

Биты 3-2: Не используются. Читаются как 11b. Запись не оказывает никакого влияния.

Биты 1-0: CMX1P1-CMX1P0: Выбор положительного входа Компаратора 1.

            Эти биты определяют, какой вывод порта используется в качестве положительного

входа Компаратора 1.

CMX1Р1	CVX1Р0	Положительный вход
0	0	Р1.2
0	1	Р1.6
1	0	Р2.2
1	1	Р2.6

 

 

SFR-описание 7.6. CPT1MD: Регистр выбора режима Компаратора  1

SFR-адрес: 0x9C

Биты 7-6: Не используются. Читаются как 00b. Запись не оказывает никакого влияния.

Бит 5: CP1RIE: Флаг разрешения прерывания от нарастающего фронта выходного сигнала 

компаратора 1.

0: Прерывание от нарастающего  фронта выходного сигнала Компаратора 1 запрещено.

1: Прерывание от нарастающего  фронта выходного сигнала Компаратора  1 разрешено.

Бит 4: CP1FIE: Флаг разрешения прерывания от спадающего фронта выходного сигнала 

компаратора 1.

0: Прерывание от спадающего фронта  выходного сигнала Компаратора  1 запрещено.

1: Прерывание от спадающего фронта  выходного сигнала Компаратора  1 разрешено.

Биты 3-2: Не используются. Читаются как 00b. Запись не оказывает никакого влияния.

Биты 1-0: CP1MD1-0: Биты выбора режима Компаратора 1.

Эти биты определяют время отклика Компаратора 1.

Режим	CPMD1	CPMD0	Время отклика
0	0	0	100 нС
1	0	1	-
2	1	0	-
3	1	1	1050 нС

 

 

 

Таблица 7.1. Электрические  характеристики компаратора

VDD = 3.0В, Т = – 40 ºC … + 85 ºC, если не указано иное (н/д – нет данных).

 

 

 

8.4. Режимы управления электропитанием