基于C8051F064數據采集的程序設計

秦偉

（陜西理工學院 電信工程系，陜西 漢中 723003）

在某工程項目中需要對應變片信號采集，傳統的由單片機、A/D轉換器組成的數據采集系統使用的器件較多，系統復雜，成本高，系統開發時間比較長。C8051F06x系列單片機內部集成A/D轉換器，能大大降低系統開發時間和成本。

1 C8051F064特點

C8051F064器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU，片內集成硬件資源有：兩個16位、1Msps的ADC，兩個12位DAC，具有可編程數據更新方式，控制器局域網（CAN2.0B）控制器，64KB或32KB可在系統編程的FLASH存儲器，4352（4K+256）字節的片內RAM，可尋址64KB地址空間的外部數據存儲器接口，5個通用的16位定時器，6個捕捉/比較模塊的可編程計數器/定時器陣列，硬件實現的SPI、SMBus/IC和兩個UART串行接口，片內看門狗定時器、VDD監視器和溫度傳感器。工作電壓為2.7～3.6V。端口I/O、/RST和JTAG引腳都容許5V的輸入信號電壓。

2 C8051F064內部ADC介紹及工作方式設置

C8051F064的ADC子系統包括兩個1Msps、16位分辨率的逐次逼近寄存器型ADC，ADC中集成了跟蹤保持電路、可編程窗口檢測器和DMA接口。這兩個ADC可以被配置為兩個獨立的單端方式ADC或組成一個差分對。數據轉換方式、窗口檢測器和DMA接口都可用軟件通過特殊功能寄存器來控制。這兩個ADC及相應的跟蹤保持電路可以被獨立使能或禁止（用特殊功能寄存器）。ADC控制寄存器（ADCnCN）中的ADnEN位被置為邏輯1時ADCn被使能。當ADnEN位為邏輯0時，ADCn處于低功耗關斷方式。

2.1 ADC使用的電壓基設置

ADC0和ADC1的電壓基準電路允許使用多種不同的電壓基準配置。每個ADC都可以使用其專用的內部電壓基準或外部基準。每個ADC的內部電壓基準電路由一個溫度穩定性好的1.2V帶隙電壓基準發生器和一個兩倍增益的輸出緩沖放大器組成。VREFn（VREF0和VREF1）引腳對AGND的最大負載必須小于100μA。實際電路中在VREFn引腳與VRGNDn之間接入0.1μF和47μF的旁路電容。

本設計選著內部電壓基準，每個ADC的電壓基準電路由相應的基準控制寄存器控制。REF0CN是ADC0的基準控制寄存器，REF1CN是ADC1的基準控制寄存器。REFnCN寄存器用于獨立地使能/禁止每個ADC的內部基準和偏置發生器電路。BIASEn位使能每個ADC的內部偏置發生器，而REFBEn位使能驅動VREFn引腳的2倍增益緩沖放大器。當被禁止時，帶隙基準和緩沖放大器消耗的電流小于1μA（典型值），緩沖放大器的輸出進入高阻狀態（約25KΩ）。如果ADC使用內部電壓基準，則ADC所對應的BIASEn和REFBEn位必須都被置‘1’。根據上述要求設置REF0CN為“00000011”，REF1CN為“00000011”，故系統ADC電壓基準初始化程序代碼如下：

void Voltage_Reference_Init（）{ unint i；char old_SFRPAGE=SFRPAGE；SFRPAGE=ADC0_PAGE； //轉換到ADC0頁REF0CN =0x03；//ADC0使用內部電壓基準for（i=0；i＜1000；i++）； //延時，等待VREF平穩SFRPAGE=ADC1_PAGE； //轉換到ADC1頁

REF1CN=0x03；//ADC1使用內部電壓基準for（i=0；i＜1000；i++）；//延時，等待VREF平穩SFRPAGE=old_SFRPAGE；//重置SFRPAGE }

2.2 ADC寄存器工作方式設置

ADC0和ADC1可以獨立地工作于單端方式或兩者組合工作在差分方式。在單端方式，兩個ADC可以被配置為同時采樣，或分別使用不同的轉換速度。在差分方式，ADC1從屬于ADC0，其配置由ADC0的配置決定，僅在偏移和增益校準時例外。通道選擇寄存器AMX0SL中的DIFFSEL位為“0”用于選擇ADC工作在單端方式，DIFFSEL位為“1”選擇ADC工作在差分方式。此次設計采用單端方式工作故DIFFSEL位為“0”

3 ADC控制寄存器數據采集設置

圖1 ADC0數據采集流程圖

ADC0有4種轉換啟動方式，由ADC0CN中的ADC0啟動轉換方式位（AD0CM1，AD0CM0）的狀態決定。ADC1有5種轉換啟動方式，由ADC1CN中的ADC1啟動轉換方式位（AD1CM2～AD1CM0）的狀態決定。

本設計中均采用向ADCnCN的ADnBUSY位寫1的方式啟動轉換，ADnBUSY位在轉換期間被置‘1’，轉換結束后復‘0’。ADnBUSY位的下降沿觸發中斷（當被允許時）并將中斷標志ADnINT（ADCnCN.5）置‘1’。在單端方式，ADCn的轉換數據被保存在ADCn數據字的MSB和LSB寄存器：ADCnH和ADCnL中。當通過向ADnBUSY寫‘1’啟動數據轉換時，應查詢ADnINT位以確定轉換何時結束（也可以使用ADCn中斷）。查詢步驟如下：①寫‘0’到ADnINT；②向ADnBUSY寫‘1’；③查詢并等待ADnINT變‘1’；④處理ADCn數據。根據以上配置規則，ADC0數據采集流程圖如圖1所示，ADC1與ADC0工作方式方式相同故不再敘述。

4 結語

基于C8051F064的數據采集系統的程序設計簡潔、高效。將該數據采集系統應用于應變片信號采集，降低了硬件設計難度，提高系統的可靠性和電氣性能指標。

［1］潘琢金，孫德龍，夏秀峰，譯.C8051F單片機應用解析［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2002.

［2］何立民.MCS-51系列單片機應用系統設計［M］.北京：北京航天大學出版社，2005.