STC15F2K60S2芯片A/D转换器的应用

1．目的

在工业控制过程中，它是控制系统与微机之间不可缺少的接口方式。要实现自动控制，就要检测有关参数，A/D转换器，把检测到的电压或电流信号(模拟量)转换成计算机能够识别的等效数字量，这些数字量经过计算机处理后输出结果，通过D/A转换器变为电压或电流信号，送到执行机构，达到控制某种过程的目的。

2.与A/D转换相关的寄存器

与STC15系列单片机A/D转换相关的寄存器列于下表所示。

2.1．P1口模拟功能控制寄存器P1ASF

STC15系列单片机的A/D转换口在P1口（P1.7-P1.0），有8路10位高速A/D转换器，速度可达到300KHz（30万次/秒）。8路电压输入型A/D,可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。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装换，不需作为A/D使用的P1口可继续作为I/O口使用（建议只作为输入）。需作为A/D使用的口需先将P1ASF特殊功能寄存器中的相应位置为‘1’，将相应的口设置为模拟功能。P1ASF寄存器的格式如下：

P1ASF：P1口模拟功能控制寄存器（该寄存器是只写寄存器，读无效）

2.2. ADC_CONTR

ADC_CONTR寄存器的格式如下：

ADC_CONTR：ADC控制寄存器

对ADC_CONTR寄存器进行操作，建议直接用MOV赋值语句，不要用‘与’和‘或’语句。

ADC_POWER：ADC电源控制位。

0：关闭ADC电源；

1：打开A/D转换器电源。

建议进入空闲模式和掉电模式前，将ADC电源关闭，即ADC_POWER = 0，可降低功耗。启动A/D转换前一定要确认A/D电源已打开，A/D转换结束后关闭A/D电源可降低功耗，也可不关闭。初次打开内部A/D转换模拟电源，需适当延时，等内部模拟电源稳定后，再启动A/D转换。

建议启动A/D转换后，在A/D转换结束之前，不改变任何I/O口的状态，有利于高精度A/D转换，如能将定时器/串行口/中断系统关闭更好。

SPEED1，SPEED0：模数转换器转换速度控制位

ADC_FLAG：模数转换器转换结束标志位，当A/D转换完成后，ADC_FLAG = 1，要由软件清0。不管是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。

ADC_START：模数转换器（ADC）转换启动控制位，设置为“1”时，开始转换，转换结束后为0。

CHS2/CHS1/CHS0：模拟输入通道选择，CHS2/CHS1/CHS0

2.3.ADC转换结果调整寄存器位—ADRJ

ADC转换结果调整控制位——ADRJ位于寄存器CLK_DIV/PCON中，用于控制ADC转换结果存放的位置。

ADRJ：ADC转换结果调整

0：ADC_RES[7:0]存放高8位ADC结果，ADC_RESL[1:0]存放低2位ADC结果

1：ADC_RES[1:0]存放高2位ADC结果，ADC_RESL[7:0]存放低8位ADC结果

2.4.A/D转换结果寄存器ADC_RES、ADC_RESL

特殊功能寄存器ADC_RES和ADC_RESL寄存器用于保存A/D转换结果，其格式如下：

AUXRI寄存器的ADRJ位是A/D转换结果寄存器（ADC_RES、ADC_RESL）的数据格式调整控制位。

当ADRJ = 0时，10位A/D转换结果的高8位存放在ADC_RES中，低2位存放在ADC_RESL的低2位中。

此时，如果用户需取完整10位结果，按下面公式计算：

10-bit A/D ConversionResult:(ADC_RES[7:0],ADC_RESL1:0]) = 1024*Vin/Vcc

如果用户只需取8位结果，按下面公式计算：

8-bit A/D ConversionResult:(ADC_RES[7:0]) = 256*Vin/Vcc

式中，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。

当ADRJ = 1时，10位A/D转换结果的高2位存放在ADC_RES的低2位中，低8位存放在ADC_RESL中。

此时，如果用户需取完整10位结果，按下面公式计算：

10-bit A/D ConversionResult:(ADC_RES[1:0],ADC_RESL[7:0]) = 1024*Vin/Vcc

式中，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。

2.5．中断允许寄存器IE

IE：中断允许寄存器（可位寻址）

EA：CPU的中断开放标志

EA = 1，CPU开放中断，

EA = 0，CPU屏蔽所有的中断申请。

EA的作用是使中断允许形成多级控制。即各中断源首先受EA控制;其次还受各中断源自己的中断允许控制位控制。

EADC：A/D转换中断允许位

EADC = 1，允许A/D转换中断，

EADC = 0，禁止A/D转换中断。

2.6.中断优先级控制寄存器IP

IP：中断优先级控制寄存器（可位寻址）

PADC：A/D转换中断优先级控制位。

当PADC = 0时，A/D转换中断为最低优先级中断（优先级0）

当PADC = 1时，A/D转换中断为最高优先级中断（优先级1）

3．A/D转换器的结构

4．程序

/****************************************************/

//利用STC12C5A60S2AD转换，实现温度计

//函数名：main.c

/****************************************************/

#include

#include"10bit_adc.c"

#define uchar unsigned char  /*宏定义用uchar 代替unsignedchar*/

#define uint unsigned int       /*宏定义用uint 代替 unsignedint*/

code uchar seven_seg[] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

uchar cp0;

uint cp1,AD_DAT;

sbit P3_4 = P3^4;

sbit P3_5 = P3^5;

sbit P3_6 = P3^6;

/************Timer0中断服务函数***************/

void timer0_isr(void) interrupt 1

{    

       TH0= (65536 - 1000) / 256; //重装初值

       TL0= (65536 - 1000) % 256;       //重装初值

       cp1++;                              //中断1次，变量加1

       if(cp1>=  1000)                //1秒到了     

       {

              cp1= 0;

              AD_DAT= get_adc();

              AD_DAT= (790 - AD_DAT) * 0.095;

       }

       P2= 0xff;

       P3= 0xff;                                                 

       switch(cp0)

       {

              case0: P2 = seven_seg[AD_DAT % 100 % 10]; P3_6 = 0;break;             

              case1: P2 = seven_seg[AD_DAT % 100 / 10]; P3_5 = 0;;break;

              case2: P2 = seven_seg[AD_DAT / 100]; P3_4 = 0;break;

       }

       cp0++;

       if(cp0>=3)cp0 = 0;

}

/*********************Timer0初始化函数***********************/

void timer0_init(void)

{

       TMOD= 0x01;                        //T0工作方式1

       TH0= (65536 - 1000) / 256;        //对机器脉冲计数1000个计满溢出引发中断

       TL0= (65536 - 1000) % 256;

       EA= 1;                                  //开总中断

       ET0= 1;                                  //开T0中断

       TR0= 1;                                  //启动定时器T0

}

/**************************主函数****************************/

void main(void)

{

       timer0_init();

       adc_init();

       while(1);                                    //等待中断 

}

/****************************************************/

//利用STC12C5A60S2AD转换，实现温度计

//函数名：10bit_adc.c

/****************************************************/

#include

#include

#define nop _nop_()

#define ADC_POWER 0x80

#define ADC_START 0x08

#define ADC_FLAG 0x10

#define ADC_SPEEDH 0x40                    //转换速度为180个时钟周期

#define ADRJ 0x20                           //ADRJ = 1;

#define AD_P1_0 0x00               //P1.0为AD输入;

sfr ADC_CONTR = 0xbc;

sfr ADC_RES = 0xbd;

sfr ADC_RESL = 0xbE;

sfr P1ASF = 0x9D;

sfr PCON2 = 0x97;

void adc_init(void)

{

       P1ASF= 0x01;                         //设置P1为模拟输入端口  

       PCON2= PCON2 | ADRJ;           //ADRJ  = 1;

       ADC_CONTR= ADC_POWER | ADC_SPEEDH | AD_P1_0;

       //设置A/D电源开启、转换速度设置、A/D输入端口；

       nop;nop;nop;nop;//等待电源稳定；    

}

unsigned int get_adc(void)

{

       unsignedint i,j;

       ADC_CONTR= ADC_CONTR | ADC_START;                 //开始转换

       while((ADC_CONTR& ADC_FLAG) != ADC_FLAG);    //等待转换标志置位

       i= ADC_RES;

       j= ADC_RESL;

       i= i << 8;

       i= i | j;

       ADC_CONTR= ADC_CONTR & ~ADC_FLAG ;                   //清零转换标志位

       ADC_RES= 0;

       ADC_RESL= 0;

       return(i);

}