模数转换器讲解

如果要使用相应口的模拟功能，需将P1ASF特殊功能寄存器中的相应位置为‘1’。如，若要使 用P1.6的模拟量功能，则需要将P16ASF设置为1。（注意，P1ASF寄存器不能位寻址，可以使 用汇编语言指令ORL P1ASF, #40H，也可以使用C语言语句P1ASF |= 0x40;）
2．ADC控制寄存器ADC_CONTR（地址为BCH，复位值为00H）
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第 9章
模数转换器
9.1 模数转换器的结构及相关寄存器
9.2 模数转换器的应用
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STC12C5A60S2单片机集成有8路10 位高速模数转换器（ADC），速度可达到 250KHz（25万次/秒，可做温度检测、压 力检测、电池电压检测、按键扫描、频谱 检测等。
3．A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL
（2）当ADRJ=1时，10位A/D转换结果的最高2位放在ADC_RES寄存器的低2位 ，低8位放在ADC_RESL寄存器。存储格式如下：
D7 ADC_RES ADC_RESL AUXR1 ADC_RES7 ADC_RES6 ADC_RES5 ADC_RES4 ADC_RES3 ADC_RES2 ADRJ=1 D6 D5 D4 D3 D2 D1 ADC_RES9 ADC_RES1 D0
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9.2
模数转换器的应用
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STC12C5A60S2单片机ADC模块的使用编程要点如下： 1）打开ADC电源，第一次使用时要打开内部模拟电源（设置ADC_CONTR）。 2）适当延时，等内部模拟电源稳定。一般延时1ms以内即可。 3）设置P1口中的相应口线作为A/D转换通道（设置P1ASF寄存器）。 4）选择ADC通道（设置ADC_CONTR中的CHS2~CHS0）。 5）根据需要设置转换结果存储格式（设置AUXR1中的ADRJ位）。 6）查询A/D转换结束标志ADC_FLAG，判断A/D转换是否完成，若完成，则读出结 果（结果保存在ADC_RES和ADC_RESL寄存器中），并进行数据处理。如果是多通 道模拟量进行转换，则更换A/D转换通道后要适当延时，使输入电压稳定，延时量取 20μs～200μs即可，与输入电压源的内阻有关，如果输入电压信号源的内阻在10K 以下，可不加延时；如果是单通道模拟量转换，则不需要更换A/D转换通道，也就不 需要加延时。
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9.1.3 与ADC有关的特殊功能寄存器
1．P1口模拟功能控制寄存器P1ASF（地址为9DH，复位值为00H）
位号 位名称 D7 P17ASF D6 P16ASF D5 P15ASF D4 P14ASF D3 P13ASF D2 P12ASF D1 P11ASF D0 P10ASF
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C语言程序代码如下： #include “stc12c5a.h” //包含STC12C5A60S2单片机寄存器定义文件 unsigned char data adc_dat _at_ 0x30; //A/D转换结果变量 void main(void) { unsigned long i; unsigned char status; ADC_CONTR|=0x80; //开A/D转换电源,第一次使用时要打开内部模拟电源 for (i=0;i<10000;i++);//适当延时 P1ASF=0x04; //选择P1.2作为A/D转换通道 ADC_CONTR=0xE2; for (i=0;i<10000;i++); //适当延时 while(1) //循环进行A/D 来自百度文库换 { ADC_CONTR|=0x08; //重新启动 A/D 转换 status=0; while(status==0) //等待A/D转换结束 { status=ADC_CONTR&0x10; } ADC_CONTR&=0xE7; //将ADC_FLAG清零 adc_dat=ADC_RES; //保存A/D转换结果 } }
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WAIT_AD: 11/16 ORL ADC_CONTR, #00001000B ;启动A/D转换 MOV A, #00010000B ;判断A/D转换是否完成 ANL A, ADC_CONTR JZ WAIT_AD ;A/D 转换尚未完成, 继续等待 ANL ADC_CONTR, #11100111B ;将ADC_FLAG清零 MOV A, ADC_RES ;读取A/D转换结果 MOV ADC_DAT, A ;保存A/D转换结果 LJMP WAIT_AD ;等待下一次转换完成 DELAY: ;延时子程序 PUSH 02 ;将寄存器组0 的 R2 入栈 PUSH 03 ;将寄存器组0 的 R3 入栈 PUSH 04 ;将寄存器组0 的 R4 入栈 MOV R4, A DELAY_LOOP0: ;DELAY_LOOP0循环延时200406个时钟周期 MOV R3, #200 ;2个时钟周期 Delay_LOOP1: ;DELAY_LOOP1循环延时1002个时钟周期 MOV R2, #249 ;2个时钟周期 DELAY_LOOP: DJNZ R2, DELAY_LOOP ;4个时钟周期 DJNZ R3, DELAY_LOOP1 ;4个时钟周期 DJNZ R4, DELAY_LOOP0 ;4个时钟周期 POP 04 POP 03 POP 02 RET END
D7 ADC_RES ADC_RESL AUXR1 ADRJ=0 ADC_RES9 D6 ADC_RES8 D5 ADC_RES7 D4 ADC_RES6 D3 ADC_RES5 D2 ADC_RES4 D1 ADC_RES3 ADC_RES1 D0 ADC_RES2 ADC_RES0
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位号 D7 D6 SPEED1 D5 SPEED0 D4 ADC_FLAG D3 ADC_START D2 CHS2 D1 CHS1 D0 CHS0
位名称 ADC_POWER
1）ADC_POWER：ADC电源控制位。 0：关闭ADC电源。 1：打开ADC电源。 2）SPEED1、SPEED0：ADC转换速度控制位。各种设置如表9-1所示。 3）ADC_FLAG：A/D转换结束标志位。A/D转换完成后，ADC_FLAG = 1，要由软件 清0。不管A/D转换完成后由该位申请产生中断，还是由软件查询该标志位判断A/D转换是 否结束，当A/D转换完成后，ADC_FLAG = 1，一定要软件清0。 4）ADC_START：A/D转换启动控制位，ADC_START=1，开始转换；ADC_START=0， 停止转换。 5）CHS2、CHS1、CHS0：模拟输入通道选择，如表9-2所示。
8）若采用中断方式，还需进行中断设置（EADC置1，EA置1）。
9）在中断服务程序中读取ADC转换结果，并将ADC中断请求标志ADC_FLAG清零。
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【例9-1】编程实现利用STC12C5A60S2单片机ADC通道2采集外部模拟电压信号，8位精度， 采用查询方式循环进行转换，并将转换结果保存于30H单元中。假设时钟频率为18.432MHz。 解：取8位精度时，可设置ADRJ=0，直接使用转换结果寄存器ADC_RES的值。由于复位后， ADRJ=0，因此，按照ADC的编程要点进行初始化后，直接判断ADC_FLAG标志是否为1， 若为1，则读出ADC_RES寄存器的值，并存入30H即可；若为0，则继续等待。 汇编语言程序代码如下： $INCLUDE (STC12C5A.INC) ;包含STC12C5A60S2单片机寄存器定义文件 ADC_DAT EQU 30H ;A/D转换结果 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0050H MAIN: MOV SP, #70H ;设置堆栈 ORL ADC_CONTR, #80H ;开A/D转换电源,第一次使用时要打开内部模拟电源 MOV A, #20H LCALL DELAY ;开A/D转换电源后要加适当延时，1ms以内即可 MOV P1ASF,#04H ;设置P1.2的模拟量功能 MOV ADC_CONTR,#11100010B ;选择P1.2作为A/D转换通道 MOV A, #05H LCALL DELAY ;如果切换A/D转换通道,则需要加延时
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9.1.1 模数转换器的结构
ADC控制寄存器ADC_CONTR ADC_POWER SPEED1 SPEED0 ADC_FLAG ADC_START CHS2 CHS1 CHS0
模拟输入信号 通道选择开关 CHS2/CHS1/CHS0 A/D转换结果寄存器ADC_RES和ADC_RESL ADC7/P1.7 ADC6/P1.6 ADC5/P1.5 ADC4/P1.4 ADC3/P1.3 ADC2/P1.2 ADC1/P1.1 ADC0/P1.0 比较器 逐次比较 寄存器
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ADC_RES8 ADC_RES0
模/数转换结果计算公式如下： ADRJ = 0时，取10位结果 (ADC_RES[7:0],ADC_RESL[1:0]) = 1024 × Vin / Vcc ADRJ = 0时，取8位结果 ADC_RES[7:0] = 256 × Vin / Vcc ADRJ = 1时，取10位结果 (ADC_RES[1:0],ADC_RESL[7:0]) = 1024 × Vin / Vcc Vin为模拟输入通道输入电压，Vcc为单片机实际工作电压，用单片机工作电压作为 模拟参考电压。
4．与A/D转换中断有关的寄存器
中断允许控制寄存器IE中的EADC位（D5位）用于开放ADC中断，EA位 （D7位）用于开放CPU中断；中断优先级寄存器IP中的PADC位（D5位）和IPH 中的PADCH位（D5位）用于设置A/D中断的优先级。在中断服务程序中，要使用 软件将A/D中断标志位ADC_FLAG（也是A/D转换结束标志位）清0。
10-bit DAC
STC12C5A60S2单片机的模数转换器由多路选择开关、比较器、逐次比较寄存器、10位ADC、转 换结果寄存器（ADC_RES和ADC_RESL）以及ADC控制寄存器ADC_CONTR构成。
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9.1.2 参考电压源
STC12C5A60S2单片机A/D转换模块的参考电压源是 输入工作电压Vcc，所以一般不用外接参考电压源。如三 端稳压电路7805的输出电压是5V，但实际电压可能是 4.88V到4.96V，如果用户需要的精度比较高，可在应用产 品出厂前将实际测出的工作电压值记录在单片机内部的 EEPROM里面，以供程序校正使用。 如果Vcc不稳定（例如电池供电的系统中，电池电压 常常在5.3V-4.2V之间漂移）， 则需要在8路A/D转换的一 个通道外接一个稳定的参考电压源，来计算出此时的工作 电压Vcc，再计算出其他几路A/D转换通道的电压。例如， 可在ADC转换通道的第七通道外接一个 1.25V的基准参考 电压源，由此求出此时的工作电压Vcc，再计算出其它几 路A/D转换通道的电压。
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9.1 模数转换器的结构及相关寄存器
STC12C5A60S2单片机片内集成8通道 10位模数转换器（ADC）。ADC输入通道 与P1口复用，上电复位后P1口为弱上拉型 I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的 任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D 使用的口可继续作为I/O口使用。
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3．A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL
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特殊功能寄存器ADC_RES（地址为BDH，复位值为00H）和ADC_RESL（地址为 BEH，复位值为00H）用于保存A/D转换结果。 A/D转换结果存储格式由辅助寄存器AUXR1（地址为A2H，复位值为00H）中的 ADRJ控制，ADRJ是AUXR1中的D2位。 （1）当ADRJ=0时，10位A/D转换结果的高8位放在ADC_RES寄存器，低2位放在 ADC_RESL寄存器。存储格式如下：