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第三章 模拟比较器的应用
P87LPC76X系列单片机均内含模拟比较器通常模拟比较器用来监测模拟信号的变化情况如果超
过某个限度就输出一个对应的逻辑信号供CPU使用这时模拟比较器对模拟信号的分辨率只有两档
超限或未超限本质上是一个1bit的A/D转换器如果需要对模拟信号进行更精细的分辨通常就必
须采用A/D转换芯片或者内含A/D部件的单片机来进行A/D转换当对模拟信号的A/D转换精度要求不
是很高例如精度要求在百分之一左右每秒采样次数不超过20次时利用P87LPC76X系列单片机内
含的模拟比较器来完成A/D转换将明显降低系统的硬件成本这在很多民用家电产品中是非常有意义的
本章在介绍模拟比较器的一般用法后将重点介绍利用模拟比较器完成A/D转换的实现方法和注意事项
3.1 模拟比较器用于超限监测
3.1.1 两路相关模拟信号的监测
将两路动态变化的模拟信号分别输入模拟比较器的正向输入端和反向输入端从输出端就可以监测
到它们之间的相互关系有时可能需要在输入信号和单片机的模拟输入端之间加入分压电阻以满足单
片机输入端的安全需要和两路信号之间关系判断的需要这一类问题的设计比较简单示例如下
已知条件信号A在10伏特到20伏特之间变化信号B在6伏特到15伏特之间变化正常情况下
信号B的幅度小于信号A幅度的80
设计要求当信号B达到或超过信号A的80时输出低电平使一个LED发光并在信号B达
到信号A80的一瞬间触发一个中断子程序以便在中断子程序中作相关处理
设计过程硬件电路如图3.1所示由于两路信号均超过了5伏特不允许直接加到单片机的输入端
为此信号A通过分压电路输入到比较器的正向输入端CIN1A
P0.4, 信号B通过分压电路输入到比较器的反向输入端
CMPREFP0.5设两路信号的瞬时值分别为uA和uB分压
系数分别为kA和kB加到单片机输入端的信号电压最好不要
超过4伏特则
uA kA < 4
uB kB < 4
将两路信号的最大值代入上式可以求出两路分压系数取
值限度
kA < 4 / 20 0.200
kB < 4 / 15 0.267
根据中断触发条件有
uB 0.8uA 信号B达到信号A的80
uB kB uA kA 这时加到模拟比较器输入端的信号幅度相同引起比较器输出端反转
由此得到0.8 uA kB uA kA 即kB 1.25kA
信号A由电阻R1和R2分压则分压系数kA R2 R1R2取R15.1KR21K得到
分压系数kA 1 5.11 0.164 小于0.200符合安全要求
信号B由电阻R3和R4分压分压系数kB1.25kA0.205也符合安全要求如果取R41K就
可以通过方程R4R3R4 kB求解出R33.88 K取R33.9 K
根据要求当信号B达到或超过信号A的80时比较器应该输出低电平如果采用比较器1则
A B P87LPC76X VCC

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