一、實驗目的

了解STC單片機ADC的結構；

掌握STC單片機ADC的使用。

二、實驗原理

STC15F2K60S2單片機內含8路10位高速AD轉換器，速度可達30萬次/秒。單片機P1口既可作為普通I/O口，也可作為AD轉換器模擬電壓輸入口。AD轉換器相關的寄存器如表1所示。

表1  ADC轉換相關寄存器

①P1口控制寄存器P1ASF

P1ASF某一位為“1”，P1口對應的引腳設為模擬功能。某一位為“0”，對應的引腳設為普通I/O。

②ADC控制寄存器ADC_CONTR

              ADC_POWER=1，打開AD轉換器電源（關閉電源可降低功耗，ADC初次上電需適當延時，再啟動AD轉換）。

              SPEED1、SPEED0選擇AD轉換速度。            

              ADC_FLAG：AD轉換結束標志，需由軟件清0。

              ADC_START：AD轉換啟動控制。

              CHS2、CHS1、CHS0：選擇模擬輸入通道P1.0~P1.7。

轉換結果存放在ADC_RES和ADC_RESL寄存器中，當CLK_DIV.5/ADRJ=0時，ADC_RES為結果的高8位，ADC_RESL為結果的低2位（如表2所示）。當CLK_DIV.5/ADRJ=1時，ADC_RES為結果的高2位，ADC_RESL為結果的低8位（如表3所示）。

STC15F2K60S2的AD轉換器以Vcc為參考電壓，當ADRJ=0時，10位轉換結果與輸入模擬電壓的關系由式（1）計算：

…………...……………………（1）

如果只取高8位，則由式（2）計算：

……………………………………...…………………（2）

當ADRJ=1時，10位轉換結果與輸入模擬電壓的關系由式（3）計算：

…………………………………（3）

如果單片機Vcc電壓不穩，會引起AD轉換誤差，在實際應用中，可用一路AD采樣外部的基準電壓（如用TL431基準電源），另一路AD采樣被測電壓，按式（4）計算：

………………………………..…………………..（4）

三、實驗環境

Windows XP；

Keil μ Vision 4；

STC-ISP-6.28。

四、實驗內容

1．實驗連線

分別用兩根8芯杜邦線將單片機P2口與J61、單片機P0口與J62連接起來，P0口用于數碼管的位選擇，P2口輸出數碼管的顯示碼。用跳線帽短接JP8、JP9，模擬輸入經過RC濾波（如圖1所示）。用杜邦線連接連接J35和P1.3，單片機通道3采樣模擬輸入電壓。

圖1  ADC模擬輸入濾波電路

2．程序設計

Keil匯編或C語言頭文件REG51.H不包含STC單片機ADC寄存器定義，而編程時需要用到ADC_CONTR、ADC_RES等特殊功能寄存器，STC-ISP軟件提供各種STC單片機的寄存器定義頭文件。在STC-ISP軟件界面，選擇頭文件選項卡，選擇好單片機系列，該系列的寄存定義出現在文本框中，可以復制頭文件內容，也可以保存頭文件（如圖8-2所示）。本實驗可以將頭文件命名為STC15F2K.H，保存到\Keil\C51\INC文件夾中，以后編程時直接用該頭文件替換REG51.H。

AD轉換可以用中斷的方式，也可以用查詢的方式。每次轉換結束，將ADC_RES寄存器和ADC_RESL寄存器內容存入整型變量result。當ADRJ=0時：

int  result;

    result=(ADC_RES<<2)|(ADC_RESL&3);

    vin=result*Vcc/1024;              //Vcc單位為毫伏

圖9-2  STC15F2K系列頭文件

3．程序設計

程序經編譯生成HEX文件，再利用STC-ISP軟件將代碼下載到單片機中，調節多圈電位器W3，觀察數碼管顯示值的變化。用數字萬用表核對J35的輸入電壓與數碼管顯示的電壓是否一致。

五、思考題

1. ADC通道2對2.45V基準電壓（J41）采樣，通道3對模擬輸入電壓采樣，根據（4）式計算并顯示被測電壓。

2.如何實現多路電壓檢測并輪流顯示？

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