一、引言

PIC单片机是美国的微芯公司生产的超小型单片机和微型控制器，是Peripheral Interface Controller的简称。基于PIC单片机的设计，使用AD转换的功能，可以把模拟数据量转换成数字量数据，并可直接读取该数据量的值。本设计适合直流5V以下的信号从模拟端口输入。

本文以PIC16F88为例，来解说A/D转换的方法。

A/D转换，PIC内部的小电容（CHOLD）充电，在这之后，因为要执行一个存储电荷测定的步骤，所以需要等待一段时间，对于10bit的A/D转换的PIC，充电时间约20μs，再加上测定时间约20μs，合计需要40μs的时间。

二、寄存器

（1）ANSEL：对应的端口模拟量还是数字量的指定

.. ANS6 ANS5 ANS4 ANS3 ANS2 ANS1 ANS0

ANS＜6：0＞对应着PIC16F88的AN0-AN6（RA0-RA6），置1表示该端口为模拟量，置0表示该端口为数字量。但是TRIS（I/O口的方向控制寄存器）没有设置成功的话，该端口也是不能输入模拟量的。

（2）ADCON0/1：A/D转换控制寄存器

ADCON0：AD转换控制寄存器0

ADCS1 ADCS0 CHS2 CHS1 CHS0 GO/DONE ..ADON

ADCON1：AD转换控制寄存器1

ADFM ADCS2 VCFG1 VCFG0.. .. ....

ADCS＜2：0＞分别在两个寄存器中，操作起来有一些麻烦，因为ADCS2是后面补充的，这3个位的ADCS是用来决定A/D变换的时钟的。A/D变换时钟的选择方法：用来做AD变换的时钟，被叫做TAD，值越小，A/D转换就越快。详细内容请参照表1：AD变换时钟的选择方法。

TAD被数据表限定在1.6到6.4us之间，所以为了在这个范围内取最小的值使用ADCS的3位选择Tosc。TAD受PIC内部时钟的影响关系如下：

例如：对于给PIC提供10M的时钟的时候，周期就是0.1us，选择16Tosc的话，TAD刚好是1.6us，8M时周期是0.125us 16Tosc选择，TAD就变成了2us请看表1。

表1的灰色范围是ADCS2-0设定范围。

CHS＜2：0＞从这里可以选择AD变换的通道。CHS 3位组合起来对应选择的端口：最大6.4us以上的数值也是不可以使用的。

表1 A/D变换时钟的选择方法

图1 ADFM功能示意图

图2 A/D变换回路等效图

图3 A/D变换的TAD循环时序图

图4 A/D变换原理图

图5 AD变换程序

图6 输入电压和输出数值关系

CHS＜2：0＞从这里可以选择AD变换的通道。CHS 3位组合起来对应选择的端口：

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GO/DONE：置1 AD变换开始；AD变换完成，这个端口就自动置0。因此这个端口可以用来监听AD变换是否结束。

ADON：置1取样充电开始，置0充电停止并开始放电。

ADFM：变换完了的结果（10bit）在ADRESH，ADRESL中是靠左保存还是靠右保存的控制位。

ADRESH，ADRESL：变换后的数字量10 bit的值如图1所示，在ADRESH，ADRESL 16位的宽度中是靠左还是靠右来保存。如果必要的数据8位就足够，靠左只用读取ADRESH里面的数据就可以读取全部了。

VCFG＜1：0＞：AD转换基准电压设定，使用电源电压为基准电压的场合，VCFG＜1：0＞设置为00。

三、参数设置

ADON置1时模拟端口与CHOLD连接，充电开始。10位的AD变换的运行时间

（CHOLD充电的必须时间）TACQ是19.72us。根据PIC16F88的数据表的话，应该选定数据源内阻在10k以下。（请看图2）

GO/DONE置1时基于CHOLD存储的电荷的电压值的测定开始如图3所示。

A/D变换需要的时间是：12TAD+α。TAD最短的时间1.6us选择的时候，AD变换测量需要的时间久是：12＊TAD＋α＝19.2μs＋α(约20μs)。

四、应用实例

A/D变换器设计原理图如下图4所示，以PIC16F88为例，对于10bit的AD转换的PIC，充电时间约20μs，再加上测定时间约20μs，合计需要40μs的时间。图5给出了程序设计的流程图。

五、测试结果

根据输出的结果得到输入与输出的关系如图6所示。被测模拟量是 DC5V，分辨率256，精度0.02V。

PIC单片机可以用编程来实现复杂回路的功能，不使用焊锡就可以写、改和调整功能等等很多优点。用户可以根据自己的需要添加程序，再加上一些外围设备，使其资源得到充分的利用。

[1]EDROM/ROM-Based 8-Bit CMOS Microcontr-oller Series.Microchip Technology Inc.,2000.

[2]MPLAB.IDE,SIMULATOR,EDITOR USER’S GUIDE.Microchip Technology Inc.,2000.

[3]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,1999,4.

[4]钟肇新.可编程序控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,1991:492-494.