基于單片機(jī)的模擬開關(guān)時序設(shè)計(jì)與仿真
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對開關(guān)S1與S2的電荷注入效應(yīng)。由圖3可知S2關(guān)斷時間晚于S3，S1關(guān)斷時間晚于S2。S2斷開時的電荷注入效應(yīng)引起V1點(diǎn)較小的波形失真，關(guān)閉S1，盡管有S2的電荷注入效應(yīng)，但V1被置為輸入電壓Vin，因此，被測電容Cx上的電壓不受S2的電荷注入效應(yīng)影響；S1斷開時的注入電荷，會沿著已閉合的開關(guān)S2流向地，S1不會對被測電容Cx產(chǎn)生影響。所以，S1和S2對輸出基本不產(chǎn)生影響。
對開關(guān)S4與S5的電荷注入效應(yīng)。S4與S5在斷開時，產(chǎn)生的電荷注入效應(yīng)會使A2和A3的輸出波形有微小失真，但相對于輸出值較小，可以忽略，而且A4采用差動式結(jié)構(gòu)輸入會使S4與S5的電荷注入效應(yīng)相互抵消，故S4與S5的電荷注入效應(yīng)不會對最終的輸出Vo產(chǎn)生影響。
由以上分析可知,通過合理設(shè)計(jì)模擬開關(guān)控制時序，解決了其關(guān)斷時引入的電荷注入效應(yīng)。
3 實(shí)現(xiàn)開關(guān)時序的相關(guān)軟件
3.1 Keil C51簡介
Keil是德國Keil公司開發(fā)的單片機(jī)編譯器。Keil C51是目前最流行的51單片機(jī)開發(fā)工具，現(xiàn)在Keil公司的編譯器有支持經(jīng)典80C51和80C51派生產(chǎn)品的版本。新版本mu;Vision2把μVision1用的模擬調(diào)試器dScope與集成開發(fā)環(huán)境無縫地結(jié)合起來，界面更友好，使用更方便，支持的單片機(jī)品質(zhì)更多。對于使用C語言進(jìn)行單片機(jī)開發(fā)的用戶，Keil C51已成為必備的開發(fā)工具。
Keil C51軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，Keil C51提供了一個集成開發(fā)環(huán)境IDE(Intergrated Development Environment)?滋Vision,包括C51編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器,支持匯編、PLM語言和C語言的程序設(shè)計(jì)，界面友好，易學(xué)易用。在開發(fā)應(yīng)用軟件的過程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各階段都集成在一個環(huán)境中，先用編輯器編寫程序，再調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，連接后即可直接運(yùn)行[5,6]。
本軟件采用Keil C51進(jìn)行開發(fā)，程序可讀性強(qiáng)。
3.2 Proteus簡介
Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺是由英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N微處理器進(jìn)行實(shí)時仿真、調(diào)試與測試的EDA工具。Proteus除了具有和其他EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外,最大的特點(diǎn)在于其電路仿真是互動的，針對微處理器的應(yīng)用還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，真正實(shí)現(xiàn)了沒有硬件目標(biāo)原形的情況下對系統(tǒng)的調(diào)試、測試、驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，建立了一個完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。Proteus產(chǎn)品系列可以對基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的外圍電子器件儀器仿真，用戶甚至可以實(shí)時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。
Proteus是一款電路分析與實(shí)物仿真軟件,運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，具有實(shí)驗(yàn)資源豐富、實(shí)驗(yàn)周期短、硬件投入少、實(shí)驗(yàn)過程損耗小、與實(shí)際設(shè)計(jì)接近程度大等特點(diǎn)[7-9]。
4 開關(guān)時序的設(shè)計(jì)與仿真
開關(guān)時序設(shè)計(jì)原理圖如圖4所示，圖中采用80C51芯片，其中管腳XTAL1、XTAL2接時鐘控制器，RST端上電,5個輸出管腳P1.0～P1.4分別控制開關(guān)S1、S2、S3、S4和S5，電源VCC為+5 V的直流電源。
4.1 程序設(shè)計(jì)
在Keil平臺進(jìn)行如圖5所示的程序編譯。
程序代碼如下：
#includelt;reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit s1=P1^0; //控制開關(guān)1
sbit s2=P1^1; //控制開關(guān)2
sbit s3=P1^2; //控制開關(guān)3
sbit s4=P1^3; //控制開關(guān)4
sbit s5=P1^4; //控制開關(guān)5
bit flag,flag1,flag2,flag3;
uchar ds,ds1,ds2,ds3;
uint jishi;
void Initialization() //初始化函數(shù)
{
EA=1;
ET0=1;
TMOD=0X02; //定時器工作方式為2
TH0=0x06; //定時250 ?滋s
TL0=0x06;
TR0=1;
s1=0;
s2=1;
s3=1;
s4=1;
s5=1;
flag1=1;flag2=0;flag3=0;
}
void inte() interrupt 1 using 3 //1s中斷處理函數(shù)
{
if(++jishi==40) //時間間隔4000×250 ?滋s=1 s
{
jishi=0;
if(flag1){ds1++;}
if(flag2){ds2++;}
if(flag3){ds3++;}
}
}
void main ()
{
Initialization();
while(1)
{
if(flag1)
{
if(ds1==4){s3=0;}
if(ds1==11){s5=0;}
if(ds1==12){s2=0;}
if(ds1==13){s1=1;}
if(ds1==20){s4=0;flag1=0;flag2=1;}
}
if(flag2)
{
if(ds2==1){s3=1;}
if(ds2==2){s5=1;}
if(ds2==9){s2=1;}
if(ds2==10){s1=0;}
if(ds2==17){s4=1;flag2=0;flag3=1;ds2=0;}
}
if(flag3)
{
if(ds3==7){s3=0;}
if(ds3==14){s5=0;}
if(ds3==15){s2=0;}
if(ds3==16){s1=1;}
if(ds3==23){s4=0;flag2=1;flag3=0;ds3=0;}
}
}
}
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