基于STC12C5410AD設(shè)計(jì)10位高精度ADC

引言
測(cè)試性(Testability)是指：產(chǎn)品能及時(shí)準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)(可工作、不可工作、性能下降)和隔離器內(nèi)部故障的設(shè)計(jì)特性。1976年，F(xiàn)．L iour等人在《設(shè)備自動(dòng)測(cè)試性設(shè)計(jì)》一文中首次提出了測(cè)試性的概念。隨后，測(cè)試性相繼用于診斷電路的設(shè)計(jì)和其他各個(gè)領(lǐng)域。隨著裝備的復(fù)雜程度和技術(shù)含量越來越高，維修性、測(cè)試性對(duì)裝備的作戰(zhàn)能力、生存能力、機(jī)動(dòng)性、維修人員產(chǎn)生了越來越重要的影響。
在信息高速發(fā)展的時(shí)代，現(xiàn)代雷達(dá)裝備的機(jī)內(nèi)測(cè)試技術(shù)(Built-in Technology，BIT)追求實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、高效性。因此需要狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的信號(hào)采集技術(shù)擁有高速、穩(wěn)定的特性。雷達(dá)裝備中的許多非電物理量(如溫度、壓力等等)和一些其它電參量(如電容、電阻、功率等等)都可以變成電壓形式，并借助ADC(模／數(shù)轉(zhuǎn)換器)得到穩(wěn)定的高精度的數(shù)字信號(hào)，為信號(hào)特征分析提供可靠保證。
運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各種需求的ADC的技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，并且技術(shù)日漸成熟穩(wěn)定。為了滿足不同信號(hào)處理和信號(hào)檢測(cè)等要求，誕生了大量的結(jié)構(gòu)不同，性能不一的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集電路。主流趨勢(shì)不外乎2種算法：逐次比較數(shù)模轉(zhuǎn)換器和雙積分型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，在不同領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用。本論文從穩(wěn)定性考慮，選擇了運(yùn)用逐次比較數(shù)模轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)：STC12C5410系列。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 STC12C5410AD
芯片的選擇直接關(guān)系到硬件電路的設(shè)計(jì)和機(jī)內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度，而單片機(jī)STC12C5410AD是高速、低功耗的新一代增強(qiáng)型8051單片機(jī)，如圖1所示

STC12系列單片機(jī)是美國(guó)STC公司在8051單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了較大改進(jìn)推出的一款增強(qiáng)型8051單片機(jī)。STC12單片機(jī)從內(nèi)核到指令，完全兼容8051的單片機(jī)；C代表工作電壓在5．5～3．8V；12代表CPU同樣的工作頻率時(shí)，速度是8051的12倍；54代表RAM是512B，PCA／PW M是4路；10代表程序存儲(chǔ)空間大小10 KB。AD表示有A／D轉(zhuǎn)換功能，共計(jì)有8個(gè)ADC口，分別是P1．0～P1．7。可以通過編程設(shè)定其中任意一路為A／D轉(zhuǎn)換口(需要將選中的I／O口設(shè)定為開漏和高阻模式)和設(shè)定轉(zhuǎn)換速率，最快轉(zhuǎn)換速率為210個(gè)時(shí)鐘周期／次(最快速度可達(dá)200kHz)，另外3種選擇為420個(gè)時(shí)鐘周期／次，630個(gè)時(shí)鐘周期／次，840個(gè)時(shí)鐘周期／次。
I／O口共計(jì)23個(gè)接口，分別是P1口8個(gè)、P2口8個(gè)、P3口7個(gè)；
有內(nèi)置復(fù)位電路，可以通過軟設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)位。
1．2 電路設(shè)計(jì)
電路原理圖如圖2所示，STC12C5410AD芯片內(nèi)部晶振為5．2～6．8 MHz，為了提高精確度，設(shè)計(jì)時(shí)可以采用外接晶振，晶振可以根據(jù)實(shí)際情況選固定值。STC12C5410AD可以保證10位精確度的數(shù)字信號(hào)輸出，剛好符合設(shè)計(jì)要求。供電電壓電路采用的是9805穩(wěn)壓電路器，為了提高轉(zhuǎn)換輸出精確度，也可采用LM317穩(wěn)壓器的供電電路，調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到STC12C5410AD的設(shè)計(jì)精準(zhǔn)要5 V。A／D轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓為0～5 V，用電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)輸入，設(shè)計(jì)電路實(shí)時(shí)跟進(jìn)，轉(zhuǎn)換輸出穩(wěn)定信號(hào)。

將串行口RXD與TXD外接MAX232，與PC相連，便于燒寫和修改程序以及程序的在線調(diào)試，輸出結(jié)果的在線監(jiān)測(cè)。并行輸出口選擇P2．0～P2．7(高8位)，P1．0～P1．1(低2位)，每個(gè)管腳外接一個(gè)LED燈，便于觀察管腳是否能夠正常輸出高低電平。A／D轉(zhuǎn)換接口選擇P1．7，外接接地電容后可以直接與調(diào)節(jié)電位器相連，調(diào)節(jié)電壓范圍為0～5 V。