第9章STC12C5A60S2單片機的片內A/D轉換器

9.1A/D轉換器的內部結構9.2A/D轉換器的相關寄存器9.3A/D轉換器的應用第9章STC12C5A60S2單片機的片內A/D轉換器傳統的單片機只能處理數字量信息，但在應用中經常需要處理一些連續變化的模擬量，例如溫度、流量、電壓、頻譜等，這就需要先經過A/D轉換轉變成單片機可以處理的數字量。STC90C58AD、STC12C5A60S2、STC12C5410AD等單片機內部集成了8路10位A/D轉換電路，轉換速度可達到250KHz（25萬次/秒），即轉換周期為4μs。9.1A/D轉換的內部結構STC12C5A60S2單片機的A/D轉換的輸入端在P1口（P1.7－P1.0），上電復位后，P1口為弱上拉，用戶可以通過程序將8路中的任何一路設置為A/D轉換，不需作為A/D使用的口可繼續作為I/O口使用。從最高位開始的逐位試探法逐次逼近型A/D轉換器轉換原理：模擬量輸入逐次逼近式：轉換前，N位寄存器寫入的數據先由最高位置1，DAC輸出值與被測的模擬值進行比較：如果“低于”，該位的1被保留；如果“高于”該位的1被清除。然后下一位再置1，再比較，決定是否保留……直至最低位完成同一過程。寫入的數據從最高位到最低位都試探過一遍的最終值就是A／D轉換的結果。9.2A/D轉換器的相關寄存器

與A/D轉換器相關的寄存器有：P1口模擬功能控制寄存器P1ASFA/D轉換器控制寄存器ADC_CONTRA/D轉換結果寄存器ADC_RES、ADC_RESL輔助寄存器AUXR1與A/D中斷有關的寄存器IE、IPH和IP1．P1口模擬功能控制寄存器P1ASF（地址9DH）

當P1口中某引腳要作為A/D使用時，要將P1ASF寄存器

中該引腳所對應的位置1，即該引腳設置為模擬功能；

通過MOVP1ASF,#DATA指令實現。2.ADC控制寄存器ADC_CONTR（地址BCH）

啟動A/D轉換之前一定要保證A/D轉換器的電源已打開，并且首次開啟內部A/D轉換電源時，需要適當的延時，等內部電源穩定后，再啟動A/D轉換。A/D轉換結束后關閉A/D轉換器的電源可降低功耗。ADC_POWER：A/D轉換器的電源控制位。當該位為1時，開啟A/D轉換器電源；當該位為0時，關閉A/D轉換器電源。SPEED1、SPEED0：轉換速度控制位。對SPEED1、SPEED0兩位取不同的值時，A/D轉換所需的時間不同，具體情況如表9－1所示SPEED1SPEED0A/D轉換所需時間1190個時鐘周期轉換一次10180個時鐘周期轉換一次01360個時鐘周期轉換一次00540個時鐘周期轉換一次ADC_FLAG：A/D轉換器轉換結束標志位，當A/D轉換完成后，硬件自動將ADC_FLAG位置1，但要通過程序將其清0。ADC_START：

轉換啟動控制位。將該位設置為1時，啟動轉換。轉換結束后，該位自動清0。下次需要啟動A/D轉換時，必須再次將該位置1。CHS2、CHS1、CHS0：模擬輸入通道選擇。當CHS2、CHS1、CHS0三位取不同的值時，選擇P1口不同的引腳作為模擬輸入通道，具體情況如表9－2所示。CHS2CHS1CHS0模擬輸入通道選擇000P1.0作為A/D輸入001P1.1作為A/D輸入010P1.2作為A/D輸入011P1.3作為A/D輸入100P1.4作為A/D輸入101P1.5作為A/D輸入110P1.6作為A/D輸入111P1.7作為A/D輸入3．A/D轉換結果寄存器ADC_RES、ADC_RESL

（地址0BDH、0BEH）

用于保存A/D轉換結果。當輔助寄存器AUXR1（參見圖2－8）中ADRJ（A/D轉換結果寄存器的數據格式調整控制）位為0時，10位A/D轉換結果的高8位存放在ADC_RES中，低2位存放在ADC_RESL的低2位中。ADRJ位為1時，10位A/D轉換結果的高2位存放在ADC_RES寄存器的低2位中，低8位存放在ADC_RESL寄存器中。10位A/D轉換的結果與輸入電壓的關系為：(ADC_RES[1：0]，ADC_RESL[7：0])=2109.3A/D轉換器的應用

實現A/D轉換的步驟如下：（1）設置P1ASF寄存器，確定P1口的相應引腳作為模擬輸入通道，設置輔助寄存器AUXR1中的ADRJ位確定轉換結果保存格式；（2）設置A/D轉換控制寄存器ADC_CONTR，打開A/D轉換電源，確定轉換速度和轉換通道；（3）啟動A/D轉換。上電后首次打開內部AD轉換模擬電源時，需適當延時，待內部模擬電源穩定后，再啟動A/D轉換。（4）A/D轉換啟動后經4個時鐘周期延時可以通過軟件查詢ADC_CONTR寄存器中的ADC_FLAG位是否為1，當ADC_FLAG為1時表明A/D轉換結束。AD轉換結束后需將ADC_FLAG位清0。【例9－1】設單片機的系統時鐘頻率為12MHz，利用STC12C5A60S2單片機中的A/D轉換模塊，將測溫電阻PT1000的阻值隨溫度變化所形成的電壓信號轉換成數字信號，單片機讀取后存放于30H、31H單元，如圖9－5所示。

【例9－1】設單片機的系統時鐘頻率為12MHz，利用STC12C5A60S2單片機中的A/D轉換模塊，將測溫電阻PT1000的阻值隨溫度變化所形成的電壓信號轉換成數字信號，單片機讀取后存放于30H、31H單元，如圖9－5所示。

分析：首先將PT1000阻值變化所反應出的電壓信號經儀表放大器AD623放大成0－5V的電壓信號。經單片機內部的A/D轉換器轉換成數字量，為了提高轉換的精確度，盡量減小電源噪聲的影響，可連續采集64次，并對A/D轉換的結果求和，相當于實現16位的A/D轉換。匯編語言子程序AD_RESULT1EQU30H；A/D轉換結果的高8位AD_RESULT2EQU31H；A/D轉換結果的低8位P1ASFEQU9DHAUXR1EQUA2HADC_CONTREQUBCHAD_CONVERT： MOVP1ASF,#01H；選擇P1.0為A/D轉換模擬量的輸入

ORLAUXR1,#00000100B；選擇ADRJ位為1 MOVA,#0E0HMOVADC_CONTR，A；開啟A/D轉換的電源 MOV AD_RESULT1,#00H MOV AD_RESULT2,#00H

LCALLDELAY_10μs；等待A/D轉換電源穩定 MOV A,#11101000B MOV ADC_CONTR,A

；啟動A/D轉換 MOV R6,#64 ；R6作為計數器AD_CONVERT1：

LCALLAD_CONV；調用A/D轉換的子程序 DJNZR6,AD_CONVERT1；64次轉換未結束，繼續轉換 MOVA,#0 MOVADC_CONTR,A；清ADC_FLAG位，并停止AD轉換 RETAD_CONV： MOV A,ADC_CONTR JNB ACC.4,AD_CONV；等待A/D轉換結束 MOV A,#11101000B MOV ADC_CONTR,A ；再次啟動AD轉換

MOV A,ADC_RESL；讀轉換結果的低8位 ADD A,AD_RESULT2；與低8位結果相加 MOVAD_RESULT2,A；將得到的結果存放至31H單元MOVA,ADC_RES；讀轉換結果的高兩位ANLA,#03H；屏蔽ADC_RES寄存器的高6位

ADDCA,AD_RESULT1；與高8位結果相加 MOVAD_RESULT1,A；將得到的結果存放至30H單元 RETDELAY_10μs:

MOV

R5,#1EH

DJNZ

R5,$

RETC51程序：#include<STC12C5A.h>#include<intrins.h>//聲明本征函數庫unsignedinttemp,result;unsignedcharnum=0x40;//設置A/D轉換次數voidAD_CONV();//A/D轉換函數的聲明voidDELAY_10μs();//延時10μs函數的聲明voidmain(){ P1ASF=0x01;選擇P1.0為A/D轉換模擬量的輸入

AUXR1=0x04；選擇ADRJ位為1 ADC_CONTR=0xE0;//開啟動A/D轉換的電源 DELAY_10μs();//延時10μs ADC_CONTR=0xE8;//啟動A/D轉換

while(num!=0) { AD_CONV();//調用A/D轉換函數 num--;//計數值減1 }

while(1);}

voidAD_CONV(){

do{ temp=ADC_CONTR;//讀A/D轉換的控制寄存器的內容 }while(（temp&0x10)!=0x10);//等待A/D轉換結束 ADC_CONTR=0xE8；//再次啟動A/D轉換 temp=ADC_RESL;//讀轉換結果的低8