带8通道12位AD转换器ADuC812及其应用
1、引 言
A／D转换器的种类很多，不同的应用场合对其要求不同，有的要求高转换速率，有的要求有高精度，还有的用于便携式仪表中，需要低功耗等等。用于数据采集板的A／D转换器，一般是和计算机或微处理器结合在一起使用。随着单片机在各种智能仪器仪表中的广泛应用，出现了一些将A／D转换器和单片机内核集成在一块芯片上的数据采集芯片，ADuC812就是这样一种芯片。
ADuC812是8通道12位逐次逼近式A／D转换器，它具有如下特点（见 Analog Devices公司的资料：MicroConverter，Multichannel 12－Bit ADC withEmbedded Flash MCU ADuC812，2002）：
内含8通道高精度12位A／D转换器；高达200kHz的采样转换速率；可通过DMA控制器实现由ADC到外部数据存储器之间的高速数据存储；片内还包含2个12位D／A转换器；片内包含有温度传感器；片内集成有和8051兼容的MCU内核，工作频率为12MHz，最高可达16MHz，MCU上带有3个16位定时／计数器，9个中断源，两级中断优先级；片内带8K字节的FLASH程序存储器，640字节FLASH数据存储器，以及256字节的片内RAM数据存储器，同时还可扩展16M字节外部数据存储器以及64K字节的程序存储器；低电压 3V或5V供电，有节电模式；带UART和SPI串行接口；带看门狗定时器。
2、管脚说明
ADuC812采用S－52封装，它的大部分管脚和8051相应管脚功能相同，几个主要管脚功能如下：
P1口：和8051的P1口功能不同，它只能作为模拟或数字信号的输入口，而不能作为输出口，缺省状态为8路模拟信号输入端，要使它们中的某位变为数字信号输入脚，应向P1口对应的特殊功能寄存器的相应位写入“0”信号，如果该特殊功能寄存器的相应位为“1”，则该位对应的管脚为模拟信号输入脚；
DAC0、DAC1：为两路D／A转换器的模拟信号输出脚；
SS、SCLK、MOSI、MISO：为串行设备接口（SPI）。
SS为SPI接口的从属设备选择，在多机通信中使用，SCLK为SPI接口时钟，MOSI以及MISO为输入／输出数据线；
D0、D1：和SPI接口复用的数字输出脚，通过DCON特殊功能寄存器控制从D0或D1脚输出数字信号；
T2：定时器2数字信号输入脚；
T2EX：数字输入脚，读取定时器2的计数器或重装该计数器的触发脚，负跳变时有效。
其它脚的功能和8051相应脚的功能相同。
3、使用方法
3．1 程序存储器
程序存储器分为片内程序存储器和片外程序存储器，片内含有8K字节的FLASH可编程程序存储器，可满足大部分数据采集系统的设计要求，该段程序存储器可以用两种方式写入，一种是通过标准的UART串行接口进行串行下载写入，当PSEN管脚通过外部电阻接地时，在上电后自动进入串行下载模式，通过串行口自动从外部开发系统中下载程序；第二种方式和E2PROM的编程方式相同，通过编程器进行并行写入。
3．2 数据存储器
ADuC812的用户数据存储器包含三部分，片内640字节的FLASH数据存储器、256字节的RAM以及片外可扩展到16M字节的数据存储器，其中 640字节的数据存储器被分成160页，每页4字节，通过6个特殊功能寄存器来进行存取，即通过ECON、EADRL以及EDATA1～4来存取，EADRL寄存器指定要进行数据存取的页地址，ECON控制寄存器可控制EDATA1～4寄存器和EADRL指定的页内4个存储器之间进行数据交换，而ECON还可控制FLASH数据存储器的擦除、校验等操作，它的控制模式如表1所示。
外部数据存储器的寻址范围为000000H～0FFFFFFH，共有16M字节地址空间，低16位地址线的连接和8051单片机系统中的外部数据存储器的地址连接方式相同，高8位的连接方式是复用P2口，利用ALE地址锁存信号在锁存P0口的低8位地址信号的同时锁存高8位地址信号，来实现16M字节地址空间的寻址。它的数据指针和8051单片机不同，是由3个8位寄存器组成，即DPP（页字节）、DPH（高位字节）、DPL（低位字节）。
3．3 A／D转换器
ADuC812包含一个8通道单电源12位逐次逼近A／D转换器，A／D转换器的线性误差为±1／2 LSB，转换时间为5μs，可以提供内部2．5V参考电源，同时也可以外接从2．5V到AVDD的参考电源，通过ADCCON1～3三个特殊功能寄存器来控制A／D转换，转换结果可保存在ADCDATAH／L二个特殊功能寄存器中，转换数据的低8位保存在ADCDATAL寄存器中，而高4位保存在ADCDATAH的低4位中，ADCDATAH的高四位用来保存采样的通道号。如果采样数据较大，如以 200kHz的速率对被输入的模拟信号进行连续采样，这时必须用DMA模式，将采样数据直接保存在外部数据存储器中，采样结束后再对数据进行处理。
三个控制寄存器的功能如下。
（1）ADCCON1控制采集和转换时间以及转换模式，各位的功能如下：
AQ1、AQ0选择ADC采样保持时钟，分频系数从ADC时钟分频产生，AQ1－0为00～11时分别按1、2、4、8分频。
T2C：定时器2溢出触发位，通过置位该位，可使用定时器2的溢出信号作为ADC转换触发信号。
EXC：ADC转换外部触发使能位，通过置位该位，可由外部引脚（CONVST）来触发ADC转换。
（2）ADCCON2控制通道选择和转换模式：
其中，ADCI为中断标志位；DMA为DMA模式使能位；CCONV为连续转换模式使能位；SCONV为单次转换模式使能位；CS3、CS2、CS1、 CS0为通道选择位，用户通过程序指定须进行A／D转换的通道。CS3－0为0000～0111时指示8个通道号，1000时指示温度传感器，1111为 DMA终止信号，其他情况保留。
（3）ADCCON3用于给出ADC状态指示位，只有第7位为BUSY位，其它位保留，BUSY位为只读位，在一个有效的ADC转换或校验周期中，该位为“1”，当转换或校验结束后，该位清“0”。
3．4 D／A转换器
ADuC812包含两个12位的D／A转换器，每个D／A转换器可用于转换12位或8位数据，两个D／A转换器共用一个控制寄存器DACCON，每个转换器还有两个数据寄存器，实现A／D转换的12位数据在寄存器中是右调整，低8位在DACxL寄存器中，高4位在DACxH的低4位中，控制寄存器 DACCON各位
的作用如下所示：
其中，MODE用于控制DAC转换的模式，“1”为8位模式，“0”为12位模式；RNG1、RNG0用于输出范围控制，“1”为0～VDD，“0”为0～VREF；CLR1、 CLR0为输出清除位，“0”使输出强迫为0V，“1”使输出正常；SYNC为两通道输出同步控制位，为“1”时，改写DACxL寄存器，输出即产生变化，要使两通道同步变化，须在SYNC为“0”时，更新两个通道的DACxL／H寄存器，然后使SYNC位置“1”，两通道同步更新输出值；PD1、 PD0为节电模式位，“0”关闭相应通道的D／A转换，“1”打开D／A转换。
D／A转换器的参考电压可由DACCON控制寄存器通过软件选择VREF或VDD，使输出电压范围分别为0～VREF或0～VDD，D／A转换的响应时间小于15μs。
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