用PSOC数模混合信号阵列实现压频V／F变换

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1、电子测量与仪器学报2004年增刊用PSOC数模混合信号阵列实现压频V/F变换王凯陈尚松郭庆(桂林电子工业学院，541004)摘要:介绍一种可编程系统芯片PSOC(ProgrammableSystemOn-Chip)的主要功能及其实现结构，并使用其中数模混合信号阵列芯片实现了压频WF变换等功能。相比传统技术，使设计易于多功能集成，简化了外围电路，提高了可靠性。关键词:PSOC系统可配置嵌入式微控制器压频变换器ImplementV/FConvertionUsingPSOCAnalog/DigitalMixedSignalArrayWangKaiChenShangsongGuoQ

2、inAbstract:Thispaperintroduceaprogrammablesystem-chipPSOC(ProgrammableSystemOn-Chip)，it'skeyfunctionandimplementationstructure.Meanwhileitdemonstrateshowtobuildavoltage-to-frequencyconverterusingonecontinuoustimePSOCblockandoneswichedcapacitorPSOCblock.Comparedtotraditionaltechnique,itmake

3、sdesigneasytointegated,simplifyperiphericcircuitandimprovescircuitreliability.Keywords:PSOCsystem,configurableembeddedmicro-controller,voltage-to-frequencyconverter.1引言本文介绍的PSoC(ProgrammableSystemonChip)是美国赛普拉斯公司于最近推出的新一代功能强大的8位可配置的嵌入式微控制器。该系列单片机与传统单片机的根本区别在于其内部集成的数字和模拟模块，工程师可以根据不同设计要求调用不同

4、的数字和模拟模块，完成芯片内部的功能设计;实现使用一块芯片就可以配置成具有多种不同外围元器件的微控制器，建立一种可配置嵌入式微控制器;用以实现从确定系统功能开始，到软/硬件划分，并完成设计的整个过程。因此，PSOC能够适应非常复杂的实时控制需求，使用它进行产品开发可以大大提高开发效率，降低系统开发的复杂性和费用，同时增强系统的要可靠性和抗干扰能力;因此，它特别适用于各种控制和自动化领域。PSOC微控制器件系列集成了一个快速8比特的CPU,8-16KB的闪存，SRAM，以及数字和模拟系统功能块(即PSOC模块)的可编程阵列。为了节省设计时间，赛普拉斯公司同提供了用户模块—用这

5、些模块进行设计前的外设功能组建。设计者根据所选定的存储器、PSOC模块和引脚的组合，对PSOC微控制器进行选择，这样设计者便可得到可灵活配置以适应任何应用的器件，并且可通过免除外部芯片，简化系统设计达到削减开发费用和节省时间的目的。本课题是桂林市科技开发项目，编号:20030105-4电子测量与仪器学报2004年增刊旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦PSOC的用户模块包括8个数字PSOCblocks和12个模拟PSOCblocks，用户可通过定义数字PSOCblocks实现计数器，计时器，串行通信，CRC发生器，PWM等功能，定义模拟PSOCblocks实现A/DD/A转换器

6、，增益可编程放大器，滤波器等功能。2V/F转换器的原理V/F压频变换器广泛应用于工业电子、调频、锁相环和A/D转换器、隔离放大器等。虽然可以用集成芯片的形式实现V/F变换器，但实际应用中还需一些外部器件，而用PSOC设计则较为简便/可靠。PSOC允许用户使用连续时间模块(CT)和一个开关电容模块(SC)就可实现V/F转化，同时用户可任意配置数字和CPU模块来得到器件的功能，无需外围的器件和开销。V/F转换器的原理图如图1所示。图中包括一个积分器和一个施密特触发器。积分器可由带模拟模块的SC模块建立，施密特触发器可由带内部电阻的CT模块建立。积分器的输出电压由前一个采样的输出

7、电压和施密特触发器的状态决定，在SC模块中将Sign位置为1，可使积分ConparalorBus方波输出淤莎9齿波输出积分器;，日MEMiM图1V/F转换器原理图图2转换过程器的增益为负，施密特触发器的输出状态随着积分器的输出极性的变化而变化，当施密特触发器的输出为负时，每个采样时钟会使积分器的输出VOUT减少△V,AV是由输入电压V1、和A,F电容的比值决定(见公式1)。当VOUT降到施密特触发器下阂值电压VTHI0，时，触发器的‘-一R,一VAGND;AV=v,.些玺一(1)vR,+Rz('")一’FGpR.V