提高PIC16C711單片機片內A/D分辨率的方法

摘要：介紹一種將PIC16C711片內8位A/D提高到11位的方法。此方法電路簡單，速度快，可提高單片機應用系統的性能價格比，具有一定的推廣價值。

    關鍵詞：PIC16C711 單片機 A/D 分辨率

目前，單片機中嵌入的A/D一般為8位到10位，難以滿足信號處理應用中高分辨率的要求；而外接高分辨率的A/D將使成本明顯提高，因為A/D轉換器的價格將隨其位數的增加而成倍增加。本文介紹一種提高PIC16C711單片機片內A/D分辨率的方法，將PIC16C711片內的8位A/D提高到11位。這種方法在PIC系列的其他單片機也適用。

美國Microchip公司推出的8位單片機PIC16C711是一種性能價格比很高的單片機。它價格低、封裝小、采用CMOS工藝，具有OTP型，開發起來很方便。它內含4路8位高速A/D，將它擴展到11位后，可以大大提高單片機應用系統的性能價格比。

一、硬件電路

實現擴展的原理圖如圖1所示。8個等值的精密電阻R將0～5V基準電壓分割成8檔，每檔范圍為0.625V。8個抽頭分別接CD4051八選一模擬開關的8個輸入端，通道選擇控制端C，B，A分別由PIC16C711單片機的RB2，RB1，RB0控制。IC2和IC3為高輸入阻抗運放，IC2構成跟隨器，IC3構成精密差分放大器。

二、工作原理

實現11位A/D轉換由PIC16C711做2次8位A/D轉換完成。PIC16C711有4個模擬量輸入通道RA0～RA3，這些模擬量輸入通道復用1個采樣保持器進入到A/D轉換器。參考電壓Vref可以來自外部也可以來自內部VDD，A/D轉換器屬于逐次逼近式，轉換結果（8位）存入ADRES寄存器。在A/D轉換前必然選擇適當的通道，設置足夠的采樣時間。用戶可以通過設置A/D控制寄存器ADCON0和ADCON1來控制其轉換過程，同時A/D轉換的狀態也會在ADCON0中體現出來。

先將待轉換的電壓Vi送到PIC16C711的RA0通道做一次A/D轉換。根據轉換所得的數字量由軟件算出Vi在8檔中位置，用Vi減去Vi所在檔的起始電壓。將所得差值放大8位，使之變為0～5V電壓信號，再送給PIC16C711的RA1通道做1次A/D轉換，所得數字量是11位AD轉換的低8位，而檔位CBA就是高3位，從而實現11位A/D轉換。

舉例說明如下：假設輸入電壓Vi為3V，程序控制PIC16C711的RA0通道先進行第1次A/D轉換，所得結果是153，即3/5×255=153，對應8位數字量為10011001。將低5位屏蔽，得10000000，循環右移5次，得00000100，此時低3位對應的就是Vi=3V電壓時的檔位，即第4檔，CBA=100，程序將該檔位由RB2，RB1，RB0輸出，作為8選一模擬開關的通道選擇，使CD4051輸出2.5V，即5/8×4=2.5V。該電壓經IC2運放跟隨，再經IC3進行差分放大。設計時調整R11，R12，R13和R14的阻值，使放大倍數為8位，則得放大器IC3輸出Vo=8（Vi-2.5）=8(3-2.5)=4.0V。選擇RA1通道進行第2次A/D轉換，結果為11001100，這就是11位A/D轉換結果的低8位。檔位100為11位A/D轉換的高3位，合起來就是11位A/D轉換的結果100110011

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