C8051F单片机实验系统设计方案

2. 5 A／D和D／A模块
C8051F020有一个片内12位ADC(ADCO)和一个8位ADC(ADCl)，通道输入多路选择开关和可编程增益放大器。
ADC的电压基准可以在模拟电源电压(AV+)和一个外部VREF引脚之间选择。A／D转换有4种启动方式：软件命令、定时器2溢出、定时器3溢出和外部信号输入。这种灵活性允许用软件事件、外部硬件信号或周期性的定时器溢出信号触发转换。转换结束由一个状态位指示，或者产生中断(如果中断被使能)。在转换完成后，12位或8位转换结果数据字被锁存到两个特殊功能寄存器中。这些数据字可以用软件控制为左对齐或右对齐。
C805lF020内部有两个片内12位电压方式数／模转换器(DAC)。每个DAC的输出摆幅均为0 V到(VREF-1LSB)，对应的输入码范围是Ox000到OxFFF。C8051F020的VREF引脚可以由内部电压基准或一个外部源驱动。如果使用内部电压基准，为了使DAC输出有效，该基准必须被使能。
本文设计了利用A／D和D／A模块进行简单的语音信号的存储和回放，基本思想是将模拟语音信号经过前置放大和滤波电路的处理，通过模数转换器A／D转换成数字信号，再通过单片机控制存储在存储器中，回放时，由单片机控制将数据从存储器中读出，然后通过数模转换器D／A转换成模拟信号，经放大在扬声器或耳机上输出语音。音频前置放大和滤波电路如图5所示。

3 结束语
本开发系统采用MCU+FPGA结构，单片机负责过程控制和数据处理，FPGA实现各种外设的接口，同时FPGA还可以为单片机提供存储器和I／O口等资源。由于电路中具有数字部分和模拟部分，在PCB制板时特别注意抗干扰处理，例如加去耦电容、数字地和模拟地一点连接、数字电源和模拟电源隔离等措施。
需要注意的是，采样后的数字语音信号由于数据量很大，为了节省存储空间，可以采取相应的编码技术去除冗余度，回放的语音质量性噪比(RSN)较高。系统采用3．3 V供电单片机，功耗降低50％左右。通过配置内部寄存器和外部时钟切换电路，可灵活配置系统时钟。通过单片机内部交叉开关的配置，设计者可以实现数字和模拟外设的引脚分配和器件的使能。经过测试，各模块均能够达到设计要求，具有良好的可扩展性和稳定性，适合作为电子设计大赛和电子爱好者的开发用板。