实验5 STC单片机ADC转换实验-V20170317

单片机中的ADC转换原理及精度分析近年来，单片机技术的发展使得它们在各个领域中被广泛应用。

在许多应用中，模拟信号需要被转换成数字信号才能被单片机处理。

这就需要使用模数转换器（ADC）。

本文将介绍单片机中ADC转换的原理以及精度分析。

第一部分：ADC的原理ADC（Analog-to-Digital Converter）是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。

在单片机中，ADC的主要任务是将模拟信号采样后转换为数字信号，以便单片机进行数字处理。

ADC转换的基本原理包括采样和量化两个过程。

1. 采样过程：采样过程是将模拟信号在一定时间内进行离散化的过程。

单片机中的ADC通常采用采样保持电路来实现。

该电路可以在一定时间内将模拟信号的值固定住，然后通过转换电路将其转换成数字信号。

采样速率是指每秒钟采样的次数，采样速率越高，能保留更多模拟信号的信息。

2. 量化过程：量化过程是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。

单片机中的ADC通常采用逐次逼近（SAR）ADC或逐段逼近（Sigma-Delta）ADC来实现。

逐次逼近ADC通过逐位比较来逼近模拟信号的大小，逐段逼近ADC则将模拟信号分成多个区间进行量化。

第二部分：ADC的精度ADC的精度是指其输出与输入之间的误差。

精度通常用位数（bits）表示，即ADC的分辨率。

分辨率越高，ADC能够区分的模拟信号范围越小，精度越高。

1. 分辨率：分辨率是ADC能够分辨的最小电压变化。

在一个n位的ADC中，分辨率可以通过电压范围除以2的n次方得到。

例如，一个10位ADC的电压范围是0-5V，其分辨率为5V/2^10 ≈ 4.88mV。

这意味着ADC可以分辨出离散电压变化大于约4.88mV的信号。

2. 误差：ADC的输出与输入之间存在一定的误差。

误差通常包括无线性误差、增益误差和偏移误差。

无线性误差是指ADC输出值与输入信号之间的非线性关系；增益误差是指ADC输出值与输入信号之间的放大倍数误差；偏移误差是指ADC输出值与输入信号之间的偏移量误差。

STC单片机AD转换及EEPROM使用STC单片机AD转换及EEPROM使用随着各种电子设备的普及，信号处理的重要性日益凸显。

而一款好的ADC (Analog to Digital Convertor) 和一个高效的存储平台EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 就成为建立可靠稳定的信号处理系统的重要组成部分。

本文将讨论STC单片机如何进行AD转换及EEPROM的使用。

首先，AD转换是将模拟信号转换成数字量的过程，是建立信号处理系统的关键步骤之一。

STC单片机内置了一个12位的AD转换器，也就是说，它可以将模拟信号转换成一个12位的数字信号，这是非常精确的。

下面我们来看看如何在代码中使用AD转换。

AD转换的原理很简单，即将待转换的模拟信号输入到AD口，接着启动AD转换。

当转换结束后，检测转换结束标志位，然后将转换结果读出。

这里具体介绍一下代码的实现方法。

首先，需要定义AD口的引脚、参考电压及转换效率等参数。

代码如下：#define ADC_PIN 0x01 //定义AD口所连接的引脚为P1.1#define ADC_REF 0x80 //定义参考电压为内部参考电压#define ADC_MODE 0xC0 //定义转换效率为最快接着，需要配置AD口所连接的引脚，使其成为输入口。

代码如下：P1ASF = 0x02; //定义P1.1为AD口输入接下来，启动AD转换，等待转换结束标志位的出现。

代码如下：ADC_CONTR = ADC_REF | ADC_MODE | ADC_PIN; //配置AD口ADC_CONTR |= 0x08; //启动AD转换while (!(ADC_CONTR & 0x20)); //等待转换结束标志位最后，将AD转换结果读出。

代码如下：uint16_t value;value = ADC_RES;value |= ADC_RESL << 8;我们可以看到，在STC单片机中使用AD转换非常方便，只需要简单的几行代码就可以完成。

一、实验目的1、掌握单片机与ADC0809的接口设计方法。

2、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。

二、实验要求1、用Proteus软件画出电路原理图，在单片机的外部扩展片外三总线，并通过片外三总线与0809接口。

2、在0809的某一模拟量输入通道上接外部模拟量。

3、在单片机的外部扩展数码管显示器。

4、分别采用延时和查询的方法编写A/D转换程序。

5、启动A/D转换，将输入模拟量的转换结果在显示器上显示。

三、实验电路图四、实验程序流程框图和程序清单1、查询ORG 0000H START:LJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV SP, #6FHCLR EALOOP: MOV DPTR, #0fef8H MOVX @DPTR, ALOOP1:JNB P3.2, LOOP1MOVX A, @DPTRMOV B, #51DIV ABMOV 23H, AMOV A, #10MOV 22H, AMOV A, BLCALL CHULIMOV 21H, AMOV A, BLCALL CHULIMOV 20H, A LCALL DIRLJMP LOOPDIR: PUSH ACCPUSH DPHPUSH DPLPUSH PSWSETB RS1SETB RS0MOV R0, #20HMOV R3, #0FEH LOOP2:MOV P2, R3 MOV DPTR, #TAB1MOV A, @R0MOVC A, @A+DPTRMOV P1, ALCALL DELAYINC R0MOV A, R3JNB ACC.3, LOOP3RL AMOV R3, ALJMP LOOP2LOOP3:POP PSWPOP DPLPOP DPHPOP ACCRETTAB1:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,07FH DELAY:MOV R7, #01HDL1: MOV R6, #8EHDL0: MOV R5, #02HDJNZ R5, $DJNZ R6, DL0DJNZ R7, DL1RETCHULI:CJNE A, #25, LPLJMP LP2LP: JNC LP1LP2: MOV B, #10MUL ABMOV B, #51DIV ABLJMP LP3LP1: CLR CSUBB A, #25MOV B, #10MUL ABCLR CSUBB A, #5MOV B, #51DIV ABADD A, #5LP3: RETEND2、延时ORG 0000HSTART:LJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV SP, #6FHCLR EALOOP: MOV DPTR, #0fef8HMOVX @DPTR, ALCALL DELAY100MOVX A, @DPTRMOV B, #51DIV ABMOV 23H, AMOV A, #10MOV 22H, AMOV A, BLCALL CHULIMOV 21H, AMOV A, BLCALL CHULIMOV 20H, ALCALL DIRLJMP LOOPDIR: PUSH ACCPUSH DPHPUSH DPLPUSH PSWSETB RS1SETB RS0MOV R0, #20HMOV R3, #0FEHLOOP2:MOV P2, R3MOV DPTR, #TAB1MOV A, @R0MOVC A, @A+DPTRMOV P1, ALCALL DELAYINC R0MOV A, R3JNB ACC.3, LOOP3RL AMOV R3, ALJMP LOOP2LOOP3:POP PSWPOP DPLPOP DPHPOP ACCRETTAB1:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,07FH DELAY:MOV R7, #01HDL1: MOV R6, #8EHDL0: MOV R5, #02HDJNZ R5, $DJNZ R6, DL0DJNZ R7, DL1RETCHULI:CJNE A, #25, LPLJMP LP2LP: JNC LP1LP2: MOV B, #10MUL ABMOV B, #51DIV ABLJMP LP3LP1: CLR CSUBB A, #25MOV B, #10MUL ABCLR CSUBB A, #5MOV B, #51DIV ABADD A, #5LP3: RETDELAY100: MOV R6,#01H;误差 0usDL0:MOV R5,#2FHDJNZ R5,$DJNZ R6,DL0RETEND3、中断ORG 0000HSTART:LJMP MAINORG 0003HLJMP INTT0ORG 0100HMAIN: MOV SP, #6FHSETB EASETB EX0MOV DPTR, #0000HMOVX @DPTR, AHERE: LJMP HEREINTT0:MOVX A, @DPTRMOV B, #51DIV ABMOV 23H, A //整数部分放22H中MOV A, #10MOV 22H, A //小数点放22H中MOV A, BLCALL CHULIMOV 21H, A //小数点后第一位放21H中 MOV A, BLCALL CHULIMOV 20H, A //小数点后第一位放21H中 LCALL DIRMOV DPTR, #0000HMOVX @DPTR, ARETIDIR: PUSH ACCPUSH DPHPUSH DPLPUSH PSWSETB RS1SETB RS0MOV R0, #20HMOV R3, #01HLOOP2:MOV P2, R3 //位控码初始值MOV DPTR, #TAB1MOV A, @R0MOVC A, @A+DPTRMOV P1, ALCALL DELAYINC R0MOV A, R3JB ACC.3 LOOP3RL AMOV R3, ALJMP LOOP2LOOP3:POP PSWPOP DPLPOP DPHPOP ACCRETTAB1:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,07FH DELAY:MOV R7, #01HDL1: MOV R6, #8EHDL0: MOV R5, #02HDJNZ R5, $DJNZ R6, DL0DJNZ R7, DL1RETCHULI:CJNE A, #25, LPLJMP LP2LP: JNC LP1MOV B, #10MUL ABMOV B, #51DIV ABLJMP LP3LP1: CLR CSUBB A, #25MOV B, #10MUL ABCLR CSUBB A, #5MOV B, #51DIV ABADD A, #5LJMP LP3LP2: MOV A, #5MOV B, #0LP3: RETEND五、实验结果六、实验总结通过本次试验掌握了A/D转换的电路设计，掌握了AD0808的使用以及编址技术，熟悉了A/D转换的方法和A/D转换的程序设计方法。

实验AD转换实验AD转换⼀、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_CONTRADC_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：ADADC_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：VccVin 10240]:ADC_RESL[10],:ADC_RES[7= (1)如果只取⾼8位，则由式（2）计算： VccVin 2560]:ADC_RES[7=……………………………………...…………………（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：VccVin10240]:ADC_RESL[70],:ADC_RES[1=…………………………………（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：转换结果基准电转换结果被测VrefVin 源电压= (4)三、实验环境Windows XP ； Keil µ V ision 4； STC-ISP-6.28。

实验5S T C单片机A D C转换实验(总6页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1.实验目的学习STC12C5A单片机ADC知识；2.实验设备硬件：12号节点，串口线；软件：Keil u Vision4编译软件，STC下载软件STC_ISP；芯片手册：配套光盘\附件\芯片手册\STC单片机手册源码路径：hex路径：3.实验原理3.1 A/D相关寄存器介绍与A/D转换有关的寄存器如表3.1所示：表3.1 A/D相关寄存器P1ASF：P1口的模拟功能控制器。

STC12C5A16S2系列单片机的A/D转换口，在P1口(P1.7-P1.0)，上电复位后P1口默认为弱上拉型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转换，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寄存器的定义如表3.2所示：表3.2 P1ASF寄存器定义ADC_CONTR:ADC控制寄存器。

该寄存器的描述如表3.3所示：表3.3 ADC_CONTR寄存器定义对ADC_CONTR寄存器的操作建议使用直接赋值语句，不要使用“与”和“或”语句。

ADC_POWER：ADC电源控制位。

0：关闭A/D转换器电源1：打开A/D转换器电源建议进入空闲模式时，将ADC电源关闭，即ADC_POWER?=0。

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，若能将定时器/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，其描述如表3.4所示：表3.4 SPEED1、SPEED0描述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。

实验五 A/D转换实验一、实验目的了解模/数转换基本原理，掌握ADC0809的使用方法；掌握定时数据采集程序的编制方法。

二、实验内容1、A/D转换实验利用实验系统上电位器提供的可调电压作为0809模拟信号的输入，编制程序，将模拟量转换为数字量，通过数码管显示出来。

（1）实验接线图图6-1（2）编程指南ADC0809的START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号，实验电路中将其相连，以便同时锁存通道地址并开始A/D采样转换，其输入控制信号为CS和WR，故启动A/D转换只须如下两条指令：MOV DX,ADPORT ；ADC0809端口地址OUT DX,AL ；发CS和WR信号并送通道地址用延时方式等待A/D转换结果，使用下述指令读取A/D转换结果。

MOV DX,ADPORT ；ADC0809端口地址IN AL,DX循环不断采样A/D转换的结果，边采样边显示A/D转换后的数字量。

（3）实验程序框图（4）实验步骤①将0809 CS4插孔连到译码输出FF80H插孔、连JX6→JX17。

②将通道0模拟量输入端IN0连电位器W1的中心插头AOUT1(0－5V)插孔,8MHZ→T。

③运行实验程序如在PC机和实验系统联机状态下，运行该实验程序，可用鼠标左键单击菜单栏“文件”或工具栏“打开图标”，弹出“打开文件”的对话框，然后打开598K8ASM文件夹，点击H0809.ASM文件，单击“确定”即可装入A/D转换实验源文件，再单击工具栏中编译装载，即可完成源文件自动编译、装载目标代码功能，再单击“调试”中“R运行”或工具图标运行，即开始运行程序。

如果在没有PC机的情况下，则在8086K系统显示监控提示符“P.”时，用户段地址固定为0000（省略输入），按SCAL键，输入起始偏移地址1000，按EXEC键，在系统上显示“0809 XX”。

“XX”表示输入模拟量转换后的数字量。

④调节电位器Wl, 显示器上会不断显示新的转换结果。

/*------------------------------------------------------------------*//* --- STC1T系列单片机的A / D转换演示-------------------------------*//*------------------------------------------------------------------*/#include "reg51.h"#include "intrins.h"#define FOSC 18432000L#define BAUD 9600typedef unsigned char BYTE;typedef unsigned int WORD;/*声明与ADC相关的SFR */sfr ADC_CONTR = 0xBC; //ADC控制寄存器sfr ADC_RES = 0xBD; //存放ADC高8位的寄存器sfr ADC_LOW2 = 0xBE; //存放ADC低2位的寄存器sfr P1ASF = 0x9D; //P1辅助功能控制寄存器/*ADC_COUNT中的ADC操作常量定义*/#define ADC_POWER 0x80 //ADC电源控制位#define ADC_FLAG 0x10 //ADC完成标志#define ADC_START 0x08 //ADC启动控制位#define ADC_SPEEDLL 0x00 //420 clocks#define ADC_SPEEDL 0x20 //280 clocks#define ADC_SPEEDH 0x40 //140 clocks#define ADC_SPEEDHH 0x60 //70 clocksvoid InitUart();void SendData(BYTE dat);void Delay(WORD n);void InitADC();BYTE ch = 0; //ADC channel NO.void main(){InitUart(); //初始化UART，显示ADC结果InitADC(); //初始化ADC的SFRIE = 0xa0; //启用ADC中断和打开主中断开关//启动A / D转换while (1){;}}/*--------------------------------------------ADC中断服务程序---------------------------------------------*/void adc_isr() interrupt 5 using 1{ADC_CONTR &= !ADC_FLAG; //ADC中断标志位清零SendData(ch); //获取通道号SendData(ADC_RES); //获取ADC的高8位结果，并发送至UART//如果你想显示的10位结果，取消下一行// SendData(ADC_LOW2); //显示ADC的低2位结果if (++ch > 7) ch = 0; //切换到下一个通道ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START | ch;}/*----------------------------初始ADC的SFR----------------------------*/void InitADC(){P1ASF = 0xff; //所有的P1设置为模拟输入端口ADC_RES = 0; //清除以前的结果ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START | ch;Delay(2); //ADC的上电延迟，并启动A / D转换}/*----------------------------初始化UART----------------------------*/void InitUart(){SCON = 0x5a; //8位数据，无校验位TMOD = 0x20; //定时器T1的方式2，8位自动重装TH1 = TL1 = -(FOSC/12/32/BAUD); //设置UART的波特率TR1 = 1; //定时器T1开始运行}/*----------------------------一个字节的数据发送到PC输入：DAT（UART数据）输出：-----------------------------*/void SendData(BYTE dat){while (!TI); //等待数据发送完毕TI = 0; //清除TI标志SBUF = dat; //发送当前数据}/*----------------------------软件延时----------------------------*/void Delay(WORD n){WORD x;while (n--){x = 5000;while (x--);}}。

《嵌入式系统》课程实验报告学生姓名：所在班级：指导教师：记分及评价：一、实验名称ADC转换实验二、实验目的了解S3C2410X处理器ADC相关控制寄存器的使用；通过实验掌握模数转换的原理；掌握S3C2410X处理器的ADC转换功能。

三、实验内容设计分压电路，利用S3C2410X集成的ADC模块，把分压值转换为数字信号，并通过超级终端和数码管观察转换结果。

四、实验原理1、S3C2410X处理器的A/D转换处理器内部集成了采用近似计数式的8路10位ADC，集成零比较器，内部产生比较时钟信号；支持软件使能休眠模式，以减少电压损耗。

其主要特性：—分辩率：10-位—微分线性度误差：±1.0 LSB—积分线性度误差：±2.0 LSB—最大转换速率：500 KSPS—低功耗—供电电压：3.3V—输入模拟电压范围：0 ~ 3.3V—片上采样保持功能—普通转换模式—分离的X/Y轴坐标转换模式—自动(连续) X/Y轴坐标转换模式—等待中断模式2、S3C2410X的AD转换的使用寄存器组处理器集成的ADC只使用到两个寄存器，即ADC控制寄存器（ADCCON）、ADC数据寄存器（ADCDAT）。

AD转换器的结构图如下：五、实验结果超级终端上显示以下信息：六、练习题参考实验程序，对第四通道的输入电压进行循环采样，循环周期为0.5S，并求出采样数据的平均值。

void adc_test(void){int i,j;UINT16T usConData;float usEndData;float usAllData=0.0;float usArvData;uart_printf("\n ADC_IN Test\n");uart_printf(" ADC conv. freq. = %dHz\n",ADC_FREQ);unPreScaler = PCLK/ADC_FREQ - 1;rADCCON=(1<<14)|(unPreScaler<<6)|(1<<5)|(0<<2)|(1<<1);uart_printf(" Please adjust AIN0 value!\n");uart_printf(" The results of ADC are:\n");usConData=rADCDAT0&0x3FF;for(j = 0; j < 20; j++){while(!(rADCCON & 0x8000));usConData = rADCDAT0&0x3FF;usEndData = usConData * 3.3000 / 0x3FF;uart_printf(" %0.4f ",usEndData);usAllData=usAllData+usEndData;delay(5000);}usArvData= usAllData/20;uart_printf("\n 平均值：%0.4f ",usArvData);uart_printf(" End.\n");}。

#include <reg52.H>#include <intrins.H>sfr P1_ADC_EN = 0x97; //A/D转换功能允许寄存器sfr ADC_CONTR = 0xC5; //A/D转换控制寄存器sfr ADC_DATA = 0xC6; //A/D转换结果寄存器高8位，sfr ADC_LOW2 = 0xC7; //A/D转换结果寄存器低2位，如果是8位AD无此寄存器。

#define uchar unsigned char ;#define uint unsigned int ;Uint ad_out1,ad_out2;void delay(uchar delay_time) // 延时函数{uchar n;uint m;for (n=0;n<delay_time;n++){for(m=0;m<10000;m++);}}uchar get_AD_result(uchar channel){uchar AD_finished = 0; // 存储A/D 转换标志ADC_DATA = 0;ADC_CONTR = channel; // 选择A/D 当前通道_nop_();_nop_();_nop_(); //使输入电压达到稳定_nop_();_nop_();_nop_();ADC_CONTR |= 0x08; //0000,1000 令ADC_START = 1, 启动A/D 转换AD_finished = 0;while ( AD_finished == 0 ) // 等待A/D 转换结束{AD_finished = (ADC_CONTR & 0x10); //0001,0000, ADC_FLAG ==1测试A/D 转换结束否}ADC_CONTR &= 0xF7; //1111,0111 令ADC_START = 0, 关闭A/D 转换,return (ADC_DATA); // 返回A/D 转换结果}void main(){P1 = P1 | 0x01; // 0000,0001,P1.0为A/D 转换,即通道0与1P1_ADC_EN = 0x01; //0000,0001, P1 的P1.0设置为A/D 转换输入脚// 断开P1.0,P1.1 内部上拉电阻while(1){get_AD_result(0);delay(10);//可以多采集几次求均值//8位数据输出，参考电压5Vad_out1= (ADC_DATA*5)/256//8位数据输出，参考电压5Vad_out2= ((ADC_DATA*4)+ ADC_LOW2)/1024}}。