基于汇编、C51及混合编程单片机的AD转换器.ppt

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1、第第9章章STC12C5A60S2单片机的单片机的片内片内A/D转换器转换器9.1 A/D转换器的内部结构转换器的内部结构9.2A/D转换器的相关寄存器转换器的相关寄存器9.3A/D转换器的应用转换器的应用第第9章章STC12C5A60S2单片机的片单片机的片内内A/D转换器转换器传统的单片机只能处理数字量信息，但在应用中经常需要处理一些连续变化的模拟量，例如温度、流量、电压、频谱等，这就需要先经过A/D转换转变成单片机可以处理的数字量。STC90C58AD、STC12C5A60S2、STC12C5410AD等单片机内部集成了8路10位A/D转换电路，转换速度可达到250KHz（25万次/秒）

2、，即转换周期为4s。9.1 A/D转换的内部结构转换的内部结构STC12C5A60S2单单片片机机的的A/D转转换换的的输输入入端端在在P1口口（P1.7P1.0），上上电电复复位位后后，P1口口为为弱弱上上拉拉，用用户户可可以以通通过过程程序序将将8路路中中的的任任何何一一路路设设置为置为A/D转换，不需作为转换，不需作为A/D使用的口可继续作为使用的口可继续作为I/O口使用。口使用。从最高位开始的逐位试探法从最高位开始的逐位试探法逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器转换原理：转换原理：模拟量输入模拟量输入逐逐次次逼逼近近式式：转转换换前前，N位位寄寄存存器器写写入入的的数数据据先先由由最

3、最高高位位置置1，DAC输输出出值值与与被被测测的的模模拟拟值值进进行行比比较较：如如果果“低低于于”，该该位位的的1被被保保留留；如如果果“高高于于”该该位位的的1被被清清除除。然然后后下下一一位位再再置置1，再再比比较较，决决定定是是否否保保留留直直至至最最低低位位完完成成同同一一过过程程。写写入入的的数数据据从从最最高高位位到到最最低低位都试探过一遍的最终值就是位都试探过一遍的最终值就是AD转换的结果。转换的结果。9.2A/D转换器的相关寄存器转换器的相关寄存器与与A/D转换器相关的寄存器转换器相关的寄存器有：有：P1口模拟功能控制寄存器口模拟功能控制寄存器P1ASFA/D转换器控制寄存

4、器转换器控制寄存器ADC_CONTRA/D转换结果寄存器转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL辅助寄存器辅助寄存器AUXR1与与A/D中断有关的寄存器中断有关的寄存器IE、IPH和和IP1P1口模拟功能控制寄存器口模拟功能控制寄存器P1ASF（地址（地址9DH）当当P1口中某引脚要作为口中某引脚要作为A/D使用时，要将使用时，要将P1ASF寄存器寄存器 中该引脚所对应的位置中该引脚所对应的位置1，即该引脚设置为模拟功能；，即该引脚设置为模拟功能；通过通过MOV P1ASF,#DATA指令实现。指令实现。2.ADC控制寄存器控制寄存器ADC_CONTR（地址（地址BCH）启动启动A/D转

5、换之前一定要保证转换之前一定要保证A/D转换器的电源已打开，并且转换器的电源已打开，并且首次开启内部首次开启内部A/D转换电源时，需要适当的延时，等内部电源转换电源时，需要适当的延时，等内部电源稳定后，再启动稳定后，再启动A/D转换。转换。A/D转换结束后关闭转换结束后关闭A/D转换器的电转换器的电源可降低功耗。源可降低功耗。ADC_POWER：A/D转换器的电源控制位。转换器的电源控制位。当该位为当该位为1时，开启时，开启A/D转换器电源；当转换器电源；当该位为该位为0时，关闭时，关闭A/D转换器电源。转换器电源。SPEED1、SPEED0：转换速度控制位。转换速度控制位。对对SPEED1、

6、SPEED0两位取不同的值两位取不同的值时，时，A/D转换所需的时间不同，具体转换所需的时间不同，具体情况如表情况如表91所示所示SPEED1SPEED0A/D转换所需时间 1 190个时钟周期转换一次 1 0180个时钟周期转换一次 0 1360个时钟周期转换一次 0 0540个时钟周期转换一次ADC_FLAG：A/D转换器转换结束标志转换器转换结束标志位，当位，当A/D转换完成后，硬件自动将转换完成后，硬件自动将ADC_FLAG位置位置1，但要通过程序将其，但要通过程序将其清清0。ADC_START：转换启动控制位。将该转换启动控制位。将该位设置为位设置为1时，启动转换。转换结束时，启动转

7、换。转换结束后，该位自动清后，该位自动清0。下次需要启动。下次需要启动A/D转换时，必须再次将该位置转换时，必须再次将该位置1。CHS2、CHS1、CHS0：模拟输入通道选择。：模拟输入通道选择。当当CHS2、CHS1、CHS0三位取不同的值时，三位取不同的值时，选择选择P1口不同的引脚作为模拟输入通道，口不同的引脚作为模拟输入通道，具体情况如表具体情况如表92所示。所示。CHS2 CHS1 CHS0 模拟输入通道选择000P1.0作为A/D输入001P1.1作为A/D输入010P1.2作为A/D输入011P1.3作为A/D输入100P1.4作为A/D输入101P1.5作为A/D输入110P1

8、.6作为A/D输入111P1.7作为A/D输入3A/D转换结果寄存器转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL（地址（地址0BDH、0BEH）用于保存用于保存A/D转换结果转换结果。当辅助寄存器当辅助寄存器AUXR1（参见图（参见图28）中）中ADRJ（A/D转换结转换结果寄存器的数据格式调整控制）位果寄存器的数据格式调整控制）位为为0时，时，10位位A/D转换结转换结果的果的高高8位存放在位存放在ADC_RES中，中，低低2位存放在位存放在ADC_RESL的低的低2位中位中。ADRJ位为位为1时时，10位位A/D转换结果的转换结果的高高2位存放在位存放在ADC_RES寄存器的低寄存器的低

9、2位中位中，低低8位存放在位存放在ADC_RESL寄存器中寄存器中。10位位A/D转换的结果与输入电压的关系为：转换的结果与输入电压的关系为：(ADC_RES1：0，ADC_RESL7：0)=2109.3A/D转换器的应用转换器的应用实现实现A/D转换的步骤如下：转换的步骤如下：（1）设置）设置P1ASF寄存器，确定寄存器，确定P1口的相应引脚作为模拟输入口的相应引脚作为模拟输入通道，设置辅助寄存器通道，设置辅助寄存器AUXR1中的中的ADRJ位确定转换结果保位确定转换结果保存格式；存格式；（2）设置）设置A/D转换控制寄存器转换控制寄存器ADC_CONTR，打开，打开A/D转换电转换电源，确

10、定转换速度和转换通道；源，确定转换速度和转换通道；（3）启动）启动A/D转换。上电后首次打开内部转换。上电后首次打开内部AD转换模拟电源时，转换模拟电源时，需适当延时，待内部模拟电源稳定后，再启动需适当延时，待内部模拟电源稳定后，再启动A/D转换。转换。（4）A/D转换启动后转换启动后经经4个时钟周期延时个时钟周期延时可以通过软件查询可以通过软件查询ADC_CONTR寄存器中的寄存器中的ADC_FLAG位是否为位是否为1，当，当ADC_FLAG为为1时表明时表明A/D转换结束。转换结束。AD转换结束后需将转换结束后需将ADC_FLAG位位清清0。【例例91】设设单单片片机机的的系系统统时时钟钟

11、频频率率为为12MHz，利利用用STC12C5A60S2单单片片机机中中的的A/D转转换换模模块块，将将测测温温电电阻阻PT1000的的阻阻值值随随温温度度变变化化所所形形成成的的电电压压信信号号转转换换成成数数字字信信号号，单单片片机机 读读 取取 后后 存存 放放 于于 30H、31H单单 元元，如如 图图 9 5所所 示示。【例例91】设设单单片片机机的的系系统统时时钟钟频频率率为为12MHz，利利用用STC12C5A60S2单单片片机机中中的的A/D转转换换模模块块，将将测测温温电电阻阻PT1000的的阻阻值值随随温温度度变变化化所所形形成成的的电电压压信信号号转转换换成成数数字字信信

12、号号，单单片片机机 读读 取取 后后 存存 放放 于于 30H、31H单单 元元，如如 图图 9 5所所 示示。分析：分析：首先将首先将PT1000阻值变化所反应出的电压信号经仪表阻值变化所反应出的电压信号经仪表放大器放大器AD623放大成放大成05V的电压信号。经单片机内部的的电压信号。经单片机内部的A/D转换器转换成数字量，为了提高转换的精确度，尽量转换器转换成数字量，为了提高转换的精确度，尽量减小电源噪声的影响，可连续采集减小电源噪声的影响，可连续采集64次，并对次，并对A/D转换的转换的结果求和，相当于实现结果求和，相当于实现16位的位的A/D转换转换。汇编语言子程序汇编语言子程序AD

13、_RESULT1EQU30H；A/D转换结果的高转换结果的高8位位AD_RESULT2EQU31H；A/D转换结果的低转换结果的低8位位P1ASFEQU9DHAUXR1EQUA2HADC_CONTREQUBCHAD_CONVERT：MOVP1ASF,#01H；选择；选择P1.0为为A/D转换模拟量的输入转换模拟量的输入ORLAUXR1,#00000100B；选择；选择ADRJ位为位为1MOVA,#0E0HMOVADC_CONTR，A；开启；开启A/D转换的电源转换的电源MOVAD_RESULT1,#00HMOVAD_RESULT2,#00HLCALLDELAY_10s；等待；等待A/D转换电源

14、稳定转换电源稳定MOVA,#11101000BMOVADC_CONTR,A；启动启动A/D转换转换MOVR6,#64；R6作为计数器作为计数器AD_CONVERT1：LCALLAD_CONV；调用；调用A/D转换的子程序转换的子程序DJNZR6,AD_CONVERT1；64次转换未结束，继续转换次转换未结束，继续转换MOVA,#0MOVADC_CONTR,A；清；清ADC_FLAG位，并停止位，并停止AD转换转换RETAD_CONV：MOVA,ADC_CONTRJNBACC.4,AD_CONV；等待；等待A/D转换结束转换结束MOVA,#11101000BMOVADC_CONTR,A；再次启动

15、；再次启动AD转换转换MOVA,ADC_RESL；读转换结果的低；读转换结果的低8位位ADDA,AD_RESULT2；与低；与低8位结果相加位结果相加MOVAD_RESULT2,A；将得到的结果存放至；将得到的结果存放至31H单元单元MOVA,ADC_RES；读转换结果的高两位；读转换结果的高两位ANLA,#03H；屏蔽；屏蔽ADC_RES寄存器的高寄存器的高6位位ADDCA,AD_RESULT1；与高；与高8位结果相加位结果相加 MOVAD_RESULT1,A；将得到的结果存放至；将得到的结果存放至30H单元单元RETDELAY_10s:MOVR5,#1EHDJNZR5,$RETC51程序：

16、程序：#include#include/声明本征函数库声明本征函数库unsignedinttemp,result;unsignedcharnum=0 x40;/设置设置A/D转换次数转换次数voidAD_CONV();/A/D转换函数的声明转换函数的声明voidDELAY_10s();/延时延时10s函数的声明函数的声明voidmain()P1ASF=0 x01;选择选择P1.0为为A/D转换模拟量的输入转换模拟量的输入AUXR1=0 x04；选择；选择ADRJ位为位为1ADC_CONTR=0 xE0;/开启动开启动A/D转换的电源转换的电源DELAY_10s();/延时延时10sADC_CO

17、NTR=0 xE8;/启动启动A/D转换转换while(num!=0)AD_CONV();/调用调用A/D转换函数转换函数num-;/计数值减计数值减1while(1);voidAD_CONV()dotemp=ADC_CONTR;/读读A/D转换的控制寄存器的内容转换的控制寄存器的内容while(（temp&0 x10)!=0 x10);/等待等待A/D转换结束转换结束ADC_CONTR=0 xE8；/再次启动再次启动A/D转换转换temp=ADC_RESL;/读转换结果的低读转换结果的低8位位result+=temp；/累加转换结果累加转换结果temp=ADC_RES；/读转换结果的高读转换结果的高2位位temp=temp&0 x0003；/屏蔽转换结果的高屏蔽转换结果的高6位位temp=_irol_(temp,8);/将转换结果左移将转换结果左移8位位result+=temp；/累加转换结果累加转换结果voidDELAY_10s（）（）/延时延时10s函数函数unsignedchara;for(a=30;a0;a-);