第9章 模数转换器

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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。

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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运用的口可继续作为I/O口运用。

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9.1.1模数转换器的结构ADC掌握寄存器ADC_CONTRADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0

模拟输入信号通道选择开关CHS2/CHS1/CHS0A/D转换结果寄存器ADC_RES和ADC_RESLADC7/P1.7ADC6/P1.6ADC5/P1.5ADC4/P1.4ADC3/P1.3ADC2/P1.2ADC1/P1.1比较器ADC0/P1.0逐次比较寄存器

10-bitDAC

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掌握寄存器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,假如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，以供程序校正运用。假如Vcc不稳定(例如电池供电的系统中，电池电压经常在5.3V-4.2V之间漂移),那么需要在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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9.1.3与ADC有关的非常功能寄存器1.P1口模拟功能掌握寄存器P1ASF(地址为9DH,复位值为00H)位号位名称D7P17ASFD6P16ASFD5P15ASFD4P14ASFD3P13ASFD2P12ASFD1P11ASFD0P10ASF

假如要运用相应口的模拟功能，需将P1ASF非常功能寄存器中的相应位置为‘1’。如，假设要使用P1.6的模拟量功能，那么需要将P16ASF设置为1。(留意，P1ASF寄存器不能位寻址，可以使用汇编语言指令ORLP1ASF,#40H,也可以运用C语言语句P1ASF|=0*40;)

2.ADC掌握寄存器ADC_CONTR(地址为BCH,复位值为00H)位号D7D6SPEED1D5SPEED0D4ADC_FLAGD3ADC_STARTD2CHS2D1CHS1D0CHS0

位名称ADC_PO

WER

1)ADC_POWER:ADC电源掌握位。0:关闭ADC电源。1:打开ADC电源。2)SPEED1、SPEED0:ADC转换速度掌握位。各种设置如表9-1所示。3)ADC_FLAG:A/D转换结束标识位。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识位判断A/D转换是否结束，当A/D转换完成后，ADC_FLAG=1,肯定要软件清0。4)ADC_START:A/D转换启动掌握位，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。

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3.A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL非常功能寄存器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帮助寄存器AU*R1(地址为A2H,复位值为00H)中的ADRJ掌握，ADRJ是AU*R1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：D7ADC_RESADC_RESLAU*R1ADRJ=0ADC_RES9D6ADC_RES8D5ADC_RES7D4ADC_RES6D3ADC_RES5D2ADC_RES4D1ADC_RES3ADC_RES1D0ADC_RES2ADC_RES0

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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：D7ADC_RESADC_RESLAU*R1ADC_RES7ADC_RES6ADC_RES5ADC_RES4ADC_RES3ADC_RES2ADRJ=1D6D5D4D3D2D1ADC_RES9ADC_RES1D0ADC_RES8ADC_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])=1024Vin/VccADRJ=0时，取8位结果ADC_RES[7:0]=256Vin/VccADRJ=1时，取10位结果(ADC_RES[1:0],ADC_RESL[7:0])=1024Vin/VccVin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掌握寄存器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，要运用软件将A/D中断标识位ADC_FLAG(也是A/D转换结束标识位)清0。

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9.2

模数转换器的应用

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STC12C5A60S2单片机ADC模块的运用编程要点如下：1)打开ADC电源，第一次运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)依据需要设置转换结果存储格式(设置AU*R1中的ADRJ位)。6)查询A/D转换结束标识ADC_FLAG,判断A/D转

换是否完成，假设完成，那么读出结果(结果保存在ADC_RES和ADC_RESL寄存器中),并进行数据处理。假如是多通道模拟量进行转换，那么更换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，假如输入电压信号源的内阻在10K以下，可不加延时；假如是单通道模拟量转换，那么不需要更换A/D转换通道，也就不需要加延时。

8)假设采纳中断方式，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中断恳求标识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，采纳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,径直运用转换结果寄存器ADC_RES的值。由于复位后，ADRJ=0,因此，根据ADC的编程要点进行初始化后，径直判断ADC_FLAG标识是否为1,假设为1,那么读出ADC_RES寄存器的值，并存入30H即可；假设为0,那么继续等待。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_DATEQU30H;A/D转换结果ORG0000HLJMPMAINORG0050HMAIN:MOVSP,#70H;设置堆栈ORLADC_CONTR,#80H;开A/D转换电源,第一次运用时要打开内部模拟电源MOVA,#20HLCALLDELAY;开A/D转换电源后要加适当延时，1ms以内即可MOVP1ASF,#04H;设置P1.2的模拟量功能MOVADC_CONTR,#11100010B;选择P1.2作为A/D转换通道MOVA,#05HLCALLDELAY;假如切换A/D转换通道,那么需要加延时

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WAIT_AD:11/16ORLADC_CONTR,#00001000B;启动A/D转换MOVA,#00010000B;判断A/D转换是否完成ANLA,ADC_CONTRJZWAIT_AD;A/D转换尚未完成,继续等待ANLADC_CONTR,#11100111B;将ADC_FLAG清零MOVA,ADC_RES;读取A/D转换结果MOVADC_DAT,A;保存A/D转换结果LJMPWAIT_AD;等待下一次转换完成DELAY:;延时子程序PUSH02;将寄存器组0的R2入栈PUSH03;将寄存器组0的R3入栈PUSH04;将寄存器组0的R4入栈MOVR4,ADELAY_LOOP0:;DELAY_LOOP0循环延时202206个时钟周期MOVR3,#200;2个时钟周期Delay_LOOP1:;DELAY_LOOP1循环延时1002个时钟周期MOVR2,#249;2个时钟周期DELAY_LOOP:DJNZR2,DELAY_LOOP;4个时钟周期DJNZR3,DELAY_LOOP1;4个时钟周期DJNZR4,DELAY_LOOP0;4个时钟周期POP04POP03POP02RETEND

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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unsignedchardataadc_dat_at_0*30;//A/D转换结果变量voidmain(void){unsignedlongi;unsignedcharstatus;ADC_CONTR|=0*80;//开A/D转换电源,第一次运用时要打开内部模拟电源for(i=0;i1000

0;i++);//适当延时P1ASF=0*04;//选择P1.2作为A/D转换通道ADC_CONTR=0*E2;for(i=0;i10000;i++);//适当延时while(1)//循环进行A/D转换{ADC_CONTR|=0*08;//重新启动A/D转换status=0;while(status==0)//等待A/D转换结束{status=ADC_CONTR0*10;}ADC_CONTR=0*E7;//将ADC_FLAG清零adc_dat=ADC_RES;//保存A/D转换结果}}

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13/16【例9-2】编程实现利用STC12C5A60S2单片机ADC通道2采集外部模拟电压信号，10位精度，采纳中断方式进行转换，并将转换结果保存于30H和31H单元中。假设时钟频率为18.432MHz。解：根据编程要点进行初始化时，可设置ADRJ=1。在中断服务程序中读出ADC_RES寄存器的值，屏蔽高6位后存入31H单元，读出ADC_RESL寄存器的值，存入30H单元。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_HIEQU31H;A/D转换结果高2位ADC_LOWEQU30H;A/D转换结果低8位ORG0000HLJMPMAINORG002BHLJMPADC_ISR;ADC中断服务程序入口ORG0050HMAIN:MOVSP,#70H;设置堆栈ORLADC_CONTR,#80H;开A/D转换电源,第一次运用时要打开内部模拟电源MOVA,#20HLCALLDELAY;开A/D转换电源后要加适当延时，1ms以内即可MOVP1ASF,#04H;设置P1.2的模拟量功能MOVADC_CONTR,#11100010B;选择P1.2作为A/D转换通道MOVA,#05HLCALLDELAY;假如切换A/D转换通道,那么需要加延时ORLAU*R1,#04H;设置ADC转换结果存储格式(ADRJ=1)ORLADC_CONTR,#00001000B;启动A/D转换SETBEADC;EADC=1,开放ADC的中断掌握位

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SETBEA;开放CPU总中断SJMP$;循环等待中断ADC_ISR:;ADC中断服务程序入口ANLADC_CONTR,#11100111B;将ADC_FLAG清零MOVA,ADC_RES;读取A/D转换结果高2位ANLA,#03H;屏蔽高6位MOVADC_HI,A;保存A/D转换结果高2位MOVA,ADC_RESL;读取A/D转换结果低8位MOVADC_LOW,A;保存A/D转换结果低8位ORLADC_CONTR,#00001000B;重新启动A/D转换RETIDELAY:;延时子程序PUSH02;将寄存器组0的R2入栈PUSH03;将寄存器组0的R3入栈PUSH04;将寄存器组0的R4入栈MOVR4,ADELAY_LOOP0:;DELAY_LOOP0循环延时202206个时钟周期MOVR3,#200;2个时钟周期Delay_LOOP1:;DELAY_LOOP1循环延时1002个时钟周期MOVR2,#249;2个时钟周期DELAY_LOOP:DJNZR2,DELAY_LOOP;4个时钟周期DJNZR3,DELAY_LOOP1;4个时钟周期DJNZR4,DELAY_LOOP0;4个时钟周期POP04POP03POP02RETEND

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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unsignedchardataadc_hi_at_0*31;//A/D转换结果变量高2位unsignedchardataadc_low_at_0*30;//A/D转换结果变量低8位voidmain(void){unsignedlon