基于STC12C5410AD設計10位高精度ADC

引言
測試性(Testability)是指：產(chǎn)品能及時(shí)準確地確定其狀態(tài)(可工作、不可工作、性能下降)和隔離器內部故障的設計特性。1976年，F．L iour等人在《設備自動(dòng)測試性設計》一文中首次提出了測試性的概念。隨后，測試性相繼用于診斷電路的設計和其他各個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)裝備的復雜程度和技術(shù)含量越來(lái)越高，維修性、測試性對裝備的作戰能力、生存能力、機動(dòng)性、維修人員產(chǎn)生了越來(lái)越重要的影響。
在信息高速發(fā)展的時(shí)代，現代雷達裝備的機內測試技術(shù)(Built-in Technology，BIT)追求實(shí)時(shí)性、準確性、高效性。因此需要狀態(tài)監測中的信號采集技術(shù)擁有高速、穩定的特性。雷達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／數轉換器)得到穩定的高精度的數字信號，為信號特征分析提供可靠保證。
運用單片機實(shí)現各種需求的ADC的技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用，并且技術(shù)日漸成熟穩定。為了滿(mǎn)足不同信號處理和信號檢測等要求，誕生了大量的結構不同，性能不一的單片機數據采集電路。主流趨勢不外乎2種算法：逐次比較數模轉換器和雙積分型數模轉換器。各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，在不同領(lǐng)域有十分廣泛的應用。本論文從穩定性考慮，選擇了運用逐次比較數模轉換器的單片機：STC12C5410系列。

1 硬件設計
1．1 STC12C5410AD
芯片的選擇直接關(guān)系到硬件電路的設計和機內測試系統的靈敏度，而單片機STC12C5410AD是高速、低功耗的新一代增強型8051單片機，如圖1所示

STC12系列單片機是美國STC公司在8051單片機標準的內核結構上進(jìn)行了較大改進(jìn)推出的一款增強型8051單片機。STC12單片機從內核到指令，完全兼容8051的單片機；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代表程序存儲空間大小10 KB。AD表示有A／D轉換功能，共計有8個(gè)ADC口，分別是P1．0～P1．7?？梢酝ㄟ^(guò)編程設定其中任意一路為A／D轉換口(需要將選中的I／O口設定為開(kāi)漏和高阻模式)和設定轉換速率，最快轉換速率為210個(gè)時(shí)鐘周期／次(最快速度可達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)；
有內置復位電路，可以通過(guò)軟設計進(jìn)行復位。
1．2 電路設計
電路原理圖如圖2所示，STC12C5410AD芯片內部晶振為5．2～6．8 MHz，為了提高精確度，設計時(shí)可以采用外接晶振，晶振可以根據實(shí)際情況選固定值。STC12C5410AD可以保證10位精確度的數字信號輸出，剛好符合設計要求。供電電壓電路采用的是9805穩壓電路器，為了提高轉換輸出精確度，也可采用LM317穩壓器的供電電路，調節輸出電壓達到STC12C5410AD的設計精準要5 V。A／D轉換電路的輸入電壓為0～5 V，用電位器進(jìn)行調節輸入，設計電路實(shí)時(shí)跟進(jìn)，轉換輸出穩定信號。

將串行口RXD與TXD外接MAX232，與PC相連，便于燒寫(xiě)和修改程序以及程序的在線(xiàn)調試，輸出結果的在線(xiàn)監測。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(guān)察管腳是否能夠正常輸出高低電平。A／D轉換接口選擇P1．7，外接接地電容后可以直接與調節電位器相連，調節電壓范圍為0～5 V。