帶嵌入式MCU的8通道12位AD轉換器ADuC812及其應用
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介紹了帶嵌入式MCU的8通道12位A／D轉換器ADuC812的結構和使用方法，及其在動平衡機測量系統中的應用。
關鍵詞：MCU，A／D轉換器，ADuC812，動平衡機
1 引 言
A／D轉換器的種類很多，不同的應用場合對其要求不同，有的要求高轉換速率，有的要求有高精度，還有的用于便攜式儀表中，需要低功耗等等。用于數據采集板的A／D轉換器，一般是和計算機或微處理器結合在一起使用。隨著單片機在各種智能儀器儀表中的廣泛應用，出現了一些將A／D轉換器和單片機內核集成在一塊芯片上的數據采集芯片，ADuC812就是這樣一種芯片。
ADuC812是8通道12位逐次逼近式A／D轉換器，它具有如下特點（見Analog Devices公司的資料：MicroConverter，Multichannel 12－Bit ADC withEmbedded Flash MCU ADuC812，2002）：
內含8通道高精度12位A／D轉換器；高達200kHz的采樣轉換速率；可通過DMA控制器實現由ADC到外部數據存儲器之間的高速數據存儲；片內還包含2個12位D／A轉換器；片內包含有溫度傳感器；片內集成有和8051兼容的MCU內核，工作頻率為12MHz，最高可達16MHz，MCU上帶有3個16位定時／計數器，9個中斷源，兩級中斷優先級；片內帶8K字節的FLASH程序存儲器，640字節FLASH數據存儲器，以及256字節的片內RAM數據存儲器，同時還可擴展16M字節外部數據存儲器以及64K字節的程序存儲器；低電壓3V或5V供電，有節電模式；帶UART和SPI串行接口；帶看門狗定時器。
2 管腳說明
ADuC812采用S－52封裝，它的大部分管腳和8051相應管腳功能相同，幾個主要管腳功能如下：
P1口：和8051的P1口功能不同，它只能作為模擬或數字信號的輸入口，而不能作為輸出口，缺省狀態為8路模擬信號輸入端，要使它們中的某位變為數字信號輸入腳，應向P1口對應的特殊功能寄存器的相應位寫入“0”信號，如果該特殊功能寄存器的相應位為“1”，則該位對應的管腳為模擬信號輸入腳；
DAC0、DAC1：為兩路D／A轉換器的模擬信號輸出腳；
SS、SCLK、MOSI、MISO：為串行設備接口（SPI）。
SS為SPI接口的從屬設備選擇，在多機通信中使用，SCLK為SPI接口時鐘，MOSI以及MISO為輸入／輸出數據線；
D0、D1：和SPI接口復用的數字輸出腳，通過DCON特殊功能寄存器控制從D0或D1腳輸出數字信號；
T2：定時器2數字信號輸入腳；
T2EX：數字輸入腳，讀取定時器2的計數器或重裝該計數器的觸發腳，負跳變時有效。
其它腳的功能和8051相應腳的功能相同。
3 使用方法
3．1 程序存儲器
程序存儲器分為片內程序存儲器和片外程序存儲器，片內含有8K字節的FLASH可編程程序存儲器，可滿足大部分數據采集系統的設計要求，該段程序存儲器可以用兩種方式寫入，一種是通過標準的UART串行接口進行串行下載寫入，當PSEN管腳通過外部電阻接地時，在上電后自動進入串行下載模式，通過串行口自動從外部開發系統中下載程序；第二種方式和E2PROM的編程方式相同，通過編程器進行并行寫入。
3．2 數據存儲器
ADuC812的用戶數據存儲器包含三部分，片內640字節的FLASH數據存儲器、256字節的RAM以及片外可擴展到16M字節的數據存儲器，其中640字節的數據存儲器被分成160頁，每頁4字節，通過6個特殊功能寄存器來進行存取，即通過ECON、EADRL以及EDATA1～4來存取，EADRL寄存器指定要進行數據存取的頁地址，ECON控制寄存器可控制EDATA1～4寄存器和EADRL指定的頁內4個存儲器之間進行數據交換，而ECON還可控制FLASH數據存儲器的擦除、校驗等操作，它的控制模式如表1所示。
外部數據存儲器的尋址范圍為000000H～0FFFFFFH，共有16M字節地址空間，低16位地址線的連接和8051單片機系統中的外部數據存儲器的地址連接方式相同，高8位的連接方式是復用P2口，利用ALE地址鎖存信號在鎖存P0口的低8位地址信號的同時鎖存高8位地址信號，來實現16M字節地址空間的尋址。它的數據指針和8051單片機不同，是由3個8位寄存器組成，即DPP（頁字節）、DPH（高位字節）、DPL（低位字節）。
3．3 A／D轉換器
ADuC812包含一個8通道單電源12位逐次逼近A／D轉換器，A／D轉換器的線性誤差為±1／2 LSB，轉換時間為5μs，可以提供內部2．5V參考電源，同時也可以外接從2．5V到AVDD的參考電源，通過ADCCON1～3三個特殊功能寄存器來控制A／D轉換，轉換結果可保存在ADCDATAH／L二個特殊功能寄存器中，轉換數據的低8位保存在ADCDATAL寄存器中，而高4位保存在ADCDATAH的低4位中，ADCDATAH的高四位用來保存采樣的通道號。如果采樣數據較大，如以200kHz的速率對被輸入的模擬信號進行連續采樣，這時必須用DMA模式，將采樣數據直接保存在外部數據存儲器中，采樣結束后再對數據進行處理。
三個控制寄存器的功能如下。
（1）ADCCON1控制采集和轉換時間以及轉換模式，各位的功能如下：
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