Erstellung eines Laborversuchs zur Abtastregelung mit analoger Regelstrecke und digitalem Regler

Die extern angelegte Referenzspannungen können nicht beliebig variiert werden. Vielmehr besteht hier eine relativ enge Bindung an die digitalen Versorgungsspannung des Bausteins. So darf VAGND nicht mehr als 0,2V vom Massepegel an Vss abweichen; ebenso darf VAREF nicht mehr als 0,2V vom Versorgungsspannungspegel an Vcc abweichen. Außerdem sollte die differentiale Impedanz der Referenzspannungsquelle möglichst niedrig sein und höchstens 1k Ω betragen. Wird gegen diese Bedingung verstoßen, ist mit ungenaueren Wandlungsergebnissen zu rechnen. Dies trifft auch zu, wenn als Referenzen direkt die digitale Masse (Vss) und die digitale 5V-Versorgung Vcc benutzt werden. Hier ist ebenfalls mit einer größeren Ungenauigkeit des Ergebnisses zu rechnen, da die überlagerten Störungen aus dem Digitalteil der Gesamtschaltung dann direkt in den Wandler gelangen. Ein vernünftiges Analog-Design, das auch höheren Anforderungen gerecht wird, gerade in der störintensiven Umgebung eines digitalen Mikroprozessorsystems nicht einfach ist und meistens Anläufe in der Entwicklungsarbeit nötig macht. [...]

Der A/D- Wandler kann am Ende der Wandlung einen Interrupt oder PEC- Transfer (Peripheral Event Controller: Untereinheit des Interruptsystems, die serielle Schnittstelle einzelner Datentransfers) anfordern. Dies wird über das Interrupt- Request- Flag ADCIR (Im Special- Function- Register ADCIC); der entsprechende Interrupt- Vektor hat den symbolischen Namen ADCINT. Besonders bei der Dauerwandlung bietet sich der PEC- Transfer zum Abtransport der Ergebnisse in eine Tabelle im RAM an. Außerdem kann ein Interrupt angefordert werden, wenn ein Ergebnis in ADDAT durch ein neues Ergebnis überschrieben wird, bevor es ausgelesen wurde. Diese Fehlerbedingung wird durch das Interrupt- Request- Flag ADEIR (Im SFR ADEIC) signalisiert, das durch einen eigenen Interrupt- Vektor (ADEINT) bedient wird. Genaueres zu den Interrupts: siehe Handbuch des 80C166 von Reiner Johannis Kapitel 6. Bevor nun die Einzelbeschreibung der vier Betriebsarten folgen, sind noch einige Details zu erläutern, die bei allen Betriebsarten einheitlich auftreten. Der Wandlungsstart erfolgt generell durch setzen des Startbits ADST, wodurch gleichzeitig das ADBSY (BUSY- BIT) gesetzt wird. Wenn dann während der Wandlung die Betriebsart durch Umprogrammierung der Bits ADM verändert wird, tritt der neue Modus erst mit Begin der neuen Wandlung ein. [...]

Dem 80C167 steht ein A/D-Wandler mit 10 Bit Auflösung zur Verfügung. Mit einem vorgeschalteten Multiplexer können bis zu 10 Kanäle eingelesen werden. Dabei ist sowohl Einzelwandlung, als auch Mehrfachwandlung mit Interruptbetrieb möglich. Der A/D- Wandler setzt ein analoges Eingangssignal in ein entsprechendes digitales Signal in Nullen und Einsen um, die dann ein Programm weiterverarbeiteten kann. Typische Anwendungen sind die Erfassung von z. B. Spannungen, Ströme, Temperatur, Drücke usw. über analoge Sensoren und Messschaltungen. Es stehen mehrere Special- Function- Register zur Verfügung; ADCON dient zur Steuerung und Statusanzeige, ADDAT enthält nach der Wandlung das Ergebnis, Als Eingangskanäle können alle Pins von Port P5 selektiert werden, der sowohl als analoger als auch als digitaler Eingang verwendet werden kann. Zur Interrupt- Steuerung für den A/D- Wandler dienen ADCIC und der ADEIC- Befehl. Der Start der Wandlung erfolgt über die Software. [...]