单片机内部模拟比较器的应用

需要注意的是，由于单片机采用端口查询的方式来检测比较器的输出结果，MCS51系列单片机端口查询命令需要占用2个机器周期，而定时计数器则需要在每个机器周期上加1。因此，在使用时有可能在比较器的输出反转时，程序不能立刻停止定时计数器，而是要等到下一个机器周期运行到CLRTR0语句时才停止。这样，定时计数器的值总为偶数，这一问题如果不在程序中进行处理就会造成误差。解决的方法是增加I0、Cf的积分时间，即把积分时间加大一倍，再把定时计数器的读数即Tref和Tx除以2，这样就能把定时计数器多加了1的误差去掉而得到正确的结果。也就是说，如果要得到12位的分辨率，那么就需要有13位的定时计数器的读数。这种算法虽然牺牲了定时计数器的1位分辨率，加长了转换周期，但是确保了测量结果的准确性。对于有模拟比较器输出跳变中断的单片机如Z86E08等，上述过程处理起来会更简单，可用程序在比较器输出反转时来设定中断，并在中断子程序的开始时停止定时计数器，其读数减去从比较器中断到执行中断子程序之间的机器周期数即为实际积分时间。

由于AT89C2051的定时计数器为16位，所以该A／D转换器的分辨率实际上可以达到15位。调整I0和Cf的值就能改变A／D转换器的分辨率，I0和Cf的取值与分辨率和单片机时钟频率之间的关系，应满足下式：

12×2N＋1／（f0 Vmax）≤Cf／IO≤12×216／（f0Vmax）

式中Vmax 为最大模拟输入电压，N为分辨率位数，f0为单片机的时钟频率。根据上式，在设计时应保证足够长的积分时间以保证分辩率的要求。同时还应保证积分时间不能超过单片机的最大定时值，以免引起定时计数器的溢出。

3 软件编程

整个工作过程的主要程序如下（该程序采用MCS51汇编语言编写）。除法子程序和20μs延时子程序分别为：

（1）初始化主程序：