C8051F020中的ADC应用要素

C8051F系列单片机中ADC的速率都是可用编程设置的，但最少要用16个系统时钟。一般在转换之前还自动加上3个系统时钟的跟踪/保持捕获时间（>1.5μs）。设置F020内ADC速率的方法是通过配置寄存器ADCxCF(x为0或1)的位7～3来进行的，其复位值为11111（位7～3=SYSCLK/CLK SAR-1）。

一般在启动ADC之前都要处于跟踪方式，控制寄存器ADCxCN的位6如果为“0”，则一直处于跟踪方式（此时启动4种启动方式都可比跟踪启动快3个系统时钟）；如为“1”，则有4种跟踪启动方式可选择，即对ADCxCN中的位3～2赋值：00为向ADBUSY写1时跟踪（软件命令）；01为定时器3溢出跟踪；10为CNVSTR上升沿跟踪（外部信号）；11为定时器2溢出跟踪。

复位时，ADCxCN的位7为0，处于关断状态。每次转换结束时，AD

CxCN的位5为“1”，位4（忙标志）的下降沿触发结构中断，也可用软件查询这些状态位。

3 ADC的基准与增益

F020的片内有1个1.2V、15×10 -6/℃的带隙电压基准发生器和1个两倍增益的输出缓冲器。2.4V的基准电压（VREF）可通过外引脚分别接入ADC0、ADC1和DAC中。VREF对外带载能力为200μA（建议在驱动外部负载时，对地接1个负载电阻）。ADC使用偏置时，必须将参考源控制寄存器REFcCN中的位1置“1”；如果“0”，则关闭内部偏压，此时可通过VREF引脚（引脚12）使用外部基准电压，外部基准电压必须小于VAV±0.3V（还要大于1V）。不用ADC，也不用DAC时，可将REFxCN的位0置“0”，使缓冲放大器处于省电方式（输出为高阻态）。

设置REF0CN的位4为“0”时，ADC0用VREF偏置，为“1”时，用DAC0输出偏置；设置REF0CN的位3为“0”时，ADC1用VREF偏置，为“1”时，用AV+偏置。

在F020的ADC电路中，输入多路选择开关AMUX后面都带有1个可用编程设置增益的内部放大器（PGA）。当各模拟通道之间输入的电压信号范围差距较大时，或需要放大一个具有较大直流偏移的信号时（在差分输入方式，DAC可用于提供直流偏移）显得尤为有用。设置的方式是配置ADCxCF中的位2～0（000对应PGA的增益为1；001对应为2；010对应为4；011对应为8；10x对应为16、11x对应为0.5）。这里的增益对温度传感器信号也起作用。当增益为1时，VTEMP=0.002 86(V/℃)(TEMPC) ℃+0.776V。

4 ADC的数据与控制

对应单端输入，ADC结果数据字格式为：0V——0000，VREF——0FFF或FFF0。

对应差分输入，ADC结果数据字格式为2的补码：VREF——07FF，0——0000，-VREF——F800或8000。

将ADCxCN的位0置“0”可使结果右对齐；置“1”可使结果左对齐。当差分输入时，右对齐产生的多余高位是符号扩展位。

C8051F系列单片机内还设有数据相关窗口中断发生器或称可编程窗口检测器，也叫ADC上（下）限数据寄存器ADC0G（L）TH（L），用后台方式监视一个关键电压。当转换数据位于规定的窗口之内（或之外）时，向控制器申请转换结束中断。要求在窗口之内中断时，上限寄存器LT装入高位窗口数，下限寄存器GT装入低位窗口数；若要求在窗口之外中断时，则在下限寄存器GT中装入高位窗口数，在上限寄存器LT中装入下限窗口数。

复位时，ADC部分的状态为：内部电压基准缓冲器关闭、内部偏压关闭、内部传感器关闭、ADC禁止、转换结果数据寄存器右对齐、12位的端口均为单端输入、端口指向AIN0、SAR转换33个系统时钟、内部放大器增益为1、下限数据寄存器为FFFFH、上限数据寄存器为0000H。

综合F020中与ADC相关的各要素，要想正确应用ADC功能，应按下列顺序编程：设置参考电压>设置允许ADC>设置跟踪（启动）方式>设定数据对齐>配置通道>选择通道>设置转换时钟和增益>设定窗口检测上、下限>启动转换。操作SFR的顺序（以12位为例）为：REF0CH>ADC0CN>AMX0C>AMUX0SL>ADC0CF>ADC0GTH>ADC0GTL>ADC0LTH>ADC0LTL>ADC0CN或其它启动方式。

《C8051F020中的ADC应用要素(第2页)》