STC15F2K60S2单片机内部自带AD转换实验

一、实验目的

了解STC单片机ADC的结构；

掌握STC单片机ADC的使用。

二、实验原理

STC15F2K60S2单片机内含8路10位高速AD转换器，速度可达30万次/秒。单片机P1口既可作为普通I/O口，也可作为AD转换器模拟电压输入口。AD转换器相关的寄存器如表1所示。

表1  ADC转换相关寄存器

①P1口控制寄存器P1ASF

P1ASF某一位为“1”，P1口对应的引脚设为模拟功能。某一位为“0”，对应的引脚设为普通I/O。

②ADC控制寄存器ADC_CONTR

              ADC_POWER=1，打开AD转换器电源（关闭电源可降低功耗，ADC初次上电需适当延时，再启动AD转换）。

              SPEED1、SPEED0选择AD转换速度。            

              ADC_FLAG：AD转换结束标志，需由软件清0。

              ADC_START：AD转换启动控制。

              CHS2、CHS1、CHS0：选择模拟输入通道P1.0~P1.7。

转换结果存放在ADC_RES和ADC_RESL寄存器中，当CLK_DIV.5/ADRJ=0时，ADC_RES为结果的高8位，ADC_RESL为结果的低2位（如表2所示）。当CLK_DIV.5/ADRJ=1时，ADC_RES为结果的高2位，ADC_RESL为结果的低8位（如表3所示）。

STC15F2K60S2的AD转换器以Vcc为参考电压，当ADRJ=0时，10位转换结果与输入模拟电压的关系由式（1）计算：

…………...……………………（1）

如果只取高8位，则由式（2）计算：

……………………………………...…………………（2）

当ADRJ=1时，10位转换结果与输入模拟电压的关系由式（3）计算：

…………………………………（3）

如果单片机Vcc电压不稳，会引起AD转换误差，在实际应用中，可用一路AD采样外部的基准电压（如用TL431基准电源），另一路AD采样被测电压，按式（4）计算：

………………………………..…………………..（4）

三、实验环境

Windows XP；

Keil μ Vision 4；

STC-ISP-6.28。

四、实验内容

1．实验连线

分别用两根8芯杜邦线将单片机P2口与J61、单片机P0口与J62连接起来，P0口用于数码管的位选择，P2口输出数码管的显示码。用跳线帽短接JP8、JP9，模拟输入经过RC滤波（如图1所示）。用杜邦线连接连接J35和P1.3，单片机通道3采样模拟输入电压。

图1  ADC模拟输入滤波电路

2．程序设计

Keil汇编或C语言头文件REG51.H不包含STC单片机ADC寄存器定义，而编程时需要用到ADC_CONTR、ADC_RES等特殊功能寄存器，STC-ISP软件提供各种STC单片机的寄存器定义头文件。在STC-ISP软件界面，选择头文件选项卡，选择好单片机系列，该系列的寄存定义出现在文本框中，可以复制头文件内容，也可以保存头文件（如图8-2所示）。本实验可以将头文件命名为STC15F2K.H，保存到\Keil\C51\INC文件夹中，以后编程时直接用该头文件替换REG51.H。

AD转换可以用中断的方式，也可以用查询的方式。每次转换结束，将ADC_RES寄存器和ADC_RESL寄存器内容存入整型变量result。当ADRJ=0时：

int  result;

    result=(ADC_RES<<2)|(ADC_RESL&3);

    vin=result*Vcc/1024;              //Vcc单位为毫伏

图9-2  STC15F2K系列头文件

3．程序设计

程序经编译生成HEX文件，再利用STC-ISP软件将代码下载到单片机中，调节多圈电位器W3，观察数码管显示值的变化。用数字万用表核对J35的输入电压与数码管显示的电压是否一致。

五、思考题

1. ADC通道2对2.45V基准电压（J41）采样，通道3对模拟输入电压采样，根据（4）式计算并显示被测电压。

2.如何实现多路电压检测并轮流显示？

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