HT47系列MCU是盛群（Holtek）半導(dǎo)體公司近年推出的8位精簡指令系統(tǒng)（RISC）單片機(jī)，它除了具有RISC類單片機(jī)特有的指令數(shù)量少、易記憶、采用流水線式指令執(zhí)行方式、運(yùn)行速度快等優(yōu)點外，其片內(nèi)的兩通道R-F型A/D轉(zhuǎn)換電路，動態(tài)LCD液晶驅(qū)動電路以及軟件狗定時器等硬件資源，為設(shè)計小型乃至便攜式智能化儀器儀表提供了極大的方便，全部硬件由傳感器+HT47C20+液晶片+少量阻容元件構(gòu)成。

R-F型A/D

圖1給出了HT47C20的兩通道R-F型A/D轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)。

圖中，Timer A和Timer B是兩個16 位可編程計數(shù)器，其計數(shù)初值可以由程序設(shè)定。Timer A對系統(tǒng)時鐘（System Clock）或系統(tǒng)時鐘4分頻信號（System Clock/4）或實時時鐘的溢出信號（RTC Output）計數(shù)；Timer B對通道1或通道2的RC振蕩電路產(chǎn)生的脈沖信號計數(shù)。下面我們以利用通道1構(gòu)成的溫度儀表為例，對其溫度測量原理和設(shè)計方法作一介紹。

利用圖2可以清晰地說明R-F型A/D轉(zhuǎn)換過程：

1.見圖2（a），Timer B對參考電阻Rs、參考電容Cs組成的振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖計數(shù)，Timer A對系統(tǒng)時鐘計數(shù)。通過置位有關(guān)特殊功能寄存器相關(guān)位可使 Timer A、Timer B同時啟動。Timer B由初值0000H-NS計數(shù)到0000H（溢出）；Timer A由初值0000H計到m，兩者同時停止計數(shù)。NS的數(shù)值要保證Timer B先溢出，這段時間即為閘門時間。

2.見圖2（b），Timer A初值改為0000H-m， Timer B初值改為0000H。Timer B對傳感器（NTC熱敏電阻）電阻Rt、參考電容Cs組成的振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖計數(shù)，Timer A還是對系統(tǒng)時鐘計數(shù)。再次同時啟動，當(dāng)Timer A溢出時兩者同時停止計數(shù)且申請中斷。可以看出兩次計數(shù)的閘門時間相等，此時Timer B的計數(shù)值為Nt。

從上述過程可以看出：NS·（1 /fs）=Nt·（1/ft）

所以 Nt=NS·ft/fs （1）

而 fs=1/（ks·Rs·Cs）

ft=1/（kt·Rt·Cs）

式中ks和kt是和電源電壓、環(huán)境溫度以及RsCs或RtCs乘積有關(guān)的常數(shù)（一般取 1.9~2.3），此處可看作近似相等，故有：

ft/fs=Rs/Rt

將此式代入上述Nt的表達(dá)式中，可得：

Nt=NS·Rs/Rt （2）

從上文可知，NS是Timer B在規(guī)定的閘門時間內(nèi)對參考電阻Rs、參考電容Cs組成的振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖的計數(shù)值，和Rs一樣，都是事先設(shè)定的常數(shù)。式（2）表示了計數(shù)值Nt和傳感器電阻Rt近似成反比，它們之間的關(guān)系如圖3（a）所示。

熱敏電阻本身的電阻-溫度關(guān)系曲線如圖3（b）所示，通過圖形變換可以得到被測溫度和計數(shù)值Nt之間的關(guān)系曲線如圖3（c）所示。

用分段線性插值法對被測溫度和計數(shù)值Nt之間的關(guān)系曲線進(jìn)行處理，即可從計數(shù)值Nt計算出對應(yīng)的被測溫度。

把圖4的q-Nt關(guān)系曲線分成若干段，每段曲線用一段對應(yīng)的折線來代替。相對于每一段折線，可求出q-N的線性函數(shù)：

q = a· Nt+b

式中：a為該段折線的斜率，b為截距。

值得指出的是，利用HT47C20片內(nèi)的兩個通道R-F型A/D轉(zhuǎn)換電路作溫度測量，Timer B對外部RC振蕩電路的兩次計數(shù)，使用同一個振蕩電容Cs（即參考電容）。從式（2）可以看出：計數(shù)值Nt和電容Cs沒有直接關(guān)系，因此當(dāng)電容量受環(huán)境溫度變化時不會影響測溫結(jié)果。這一點對提高儀器的系統(tǒng)測量精度是非常有意義的。

R-F型A/D轉(zhuǎn)換構(gòu)成溫度測量儀表的軟件流程

圖5給出了利用HT47C20的片內(nèi)R-F型A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成溫度測量儀表的軟件流程。

HT47C20片內(nèi)動態(tài)液晶顯示電路包含顯示緩沖區(qū)和驅(qū)動輸出電路兩部分。顯示緩沖區(qū)占用內(nèi)部RAM 40H~53H單元地址（在系統(tǒng)不使用液晶顯示電路時可作為普通RAM單元使用），任何用間接尋址方式寫入顯示緩沖區(qū)的字形碼都將直接（經(jīng)驅(qū)動輸出電路）使液晶顯示屏顯示相應(yīng)的字符。圖6表示了顯示緩沖區(qū)的布局以及各存儲單元和芯片外部相關(guān)引腳的對應(yīng)關(guān)系。

從圖6可以看出，顯示緩沖區(qū)各存儲單元僅低4位有效，整個顯示電路經(jīng)芯片內(nèi)部掩膜選擇可外接20*2、20*3或19*4（即1/2duty、1/3duty或1/4duty）的C型液晶顯示器。

圖7是用HT47C20為核心部件構(gòu)成的非常簡單的儀表硬件電路，圖中僅畫出一個測量通道In0，如果把另一個測量通道In1也利用起來，不需要增加外電路就可以同時測量兩路模擬量。可以看出其性價比非一般單片機(jī)電路可比。

結(jié)語

HT47系列除了HT47C20外，和它結(jié)構(gòu)、功能相同的還有HT47C20L（掩膜/低功耗版），HT47R20（OTP版）。值得指出的是盛群半導(dǎo)體公司最新推出的新品HT47C10在結(jié)構(gòu)上作了不少簡化，如片內(nèi)程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器容量，液晶顯示電路的驅(qū)動筆劃數(shù)量適當(dāng)減少，R-F型A/D轉(zhuǎn)換通道減少為一個，但在某些應(yīng)用場合其性價比卻更高一些。

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