本文将通过对PIC16C71片内A/D转换器的介绍，使大家了解PIC16C7×系列单片机的A/D转换器的特性和应用。最后还将简要介绍PIC单片机的开发工具。
一、 PIC16C71的硬件特性
PIC16C71是片内带有4路高速8位A/D转换器的8位单片机。它是PIC16C5×系列的增强型单片机，所以它使PIC16C5×系列向上兼容，为PIC16C5×编写的程序可以很容易地移植到PIC16C71中。熟悉了PIC16C5×将会很容易学会使用PIC16C71。PIC16C71在PIC16C5×的基础上做了很多改进：PIC16C71将指令字长增加到14位，这使得程序页面寻址及寄存器寻址的能力得到很大的提高；增加了“高位程序计数器”PCLATH来处理程序页面寻址，取消了PIC16C5×中的页面位PA2、PA1、PA0；增加了几条新指令：RETURN、RETFIE、ADDLW和SUBLW，取消了OPTION和TRIS指令功能，但仍承认其形式，以保持和PIC16C5×的兼容性；增加了4种硬件中断：RB口中断、INT中断、RTCC中断和A/D中断，中断向量放在0004H单元；程序堆栈增加到8级，使子程序嵌套更方便；睡眠状态可由中断来唤醒；RB口具备弱上拉电路，并且增加了引脚电平变化引起中断的功能，这使得用RB口来构造一个键盘矩阵显得非常简洁好用，并且由键盘操作来唤醒处于睡眠方式下的单片机，使之进入工作状态。关于更详细的硬件资料，请读者到www.microchip.com.cn上去下载相应的PDF格式文件。
二、 PIC16C71片内A/D转换器
PIC16C7×系列单片机都有片内A/D转换器。PIC16C71有4路模拟输入通道，它们共同复用一个采样/保持电路和A/D转换器，参考电压可来自内部V\(_{DD}\)，也可来自外部RA3引脚输入（V\(_{REF}\)输入脚）。PIC16C71的A/D转换器属于逐次逼近型，转换的结果放到ADRES（09H）寄存器中，为8位数字量。
使用A/D转换器必须先定义TRISA寄存器，使RA口成为输入端。RA0～RA3分别对应模拟输入AIN0～AIN3，AIN3还可以作为基准电压V\(_{REF}\)输入。A/D转换器的保持和采样电路由采样开关和保持电容组成。没有专门的命令用来开启和结束采样，当A/D转换过程开始，采样即暂停，CPU对加到保持电容上的电压进行数字转换。当一次A/D转换结束后，经过2tad（tad为A/D转换时钟）的延迟，采样又重新开始。必须清楚这一点，以保证有足够的采样时间。对于模拟量源推荐使用最大10kΩ的源阻抗，以减小A/D转换器的误差。
有两个控制寄存器ADCON0、ADCON1用于设置A/D转换器，寄存器中各位的定义见图1。在ADCON0中，ADON位为A/D转换允许位：为0，关闭A/D转换且不消耗工作电流；为1，启动A/D转换。ADIF位为A/D转换完成中断标志位，A/D转换完成时置位，需用软件清除。GO/DONE为A/D转换状态位，如果ADON为1时，置该位启动A/D转换；当转换完成时该位由硬件自动清零。如果ADON为0，该位被强制为零。CHS1、CHS0为模拟通道选择，为00，选择通道0（AIN0）；为01，选择通道1（AIN1）；为10，选择通道2（AIN2）；为11，选择通道3（AIN3）。ADCS1、ADCS0为A/D转换时钟选择位，为00，选择fosc/2；为01，选择fosc/8；为10，选择fosc/32；为11，选择frc（来自内部RC振荡）。在ADCON1中，PCFG1、PCFG0为A/D转换口配置位，将模拟口配置成不同的工作方式。具体配置见表1。
A/D转换器从设置控制寄存器GO/DONE为1时，即开始进行A/D转换，在转换前，要选择模拟输入通道及设置足够的采样时间。最快转换时间为20μs。当A/D转换结束时，GO/DONE位被自动清零，并且发出A/D完成中断请求。
三、 PIC16C71 A/D转换器的软件设置
与PIC16C71的A/D转换器有关的特殊功能寄存器有控制寄存器ADCON0、ADCON1，中断寄存器INTCON，A/D转换结果寄存器ADRES。通过对这4个寄存器的赋值，完成A/D转换器的设置。
设置A/D转换器的程序流程见图2：
程序清单：
STATUS EQU 03H ；寄存器定义
ADCON0 EQU 08H
ADCON1 EQU 88H
INTCON EQU 0BH
ADRES EQU 09H
ORG 0000H
GOTO MAIN ；复位地址
ORG 0004H ；中断向量入口
……
MOVF ADRES，W ；将A/D的转换结果给W寄存器
…… ；A/D数据处理
RETFIE ；中断返回
MAIN ：
……
BSF STATUS，5 ；选寄存器页面1
MOVLW 00000010B ；因为ADCON1（88H）在页面1
MOVWF ADCON1
BCF STATUS，5 ；选寄存器页面0
MOVLW 11000001B ；tad=trc
MOVWF ADCON0
MOVLW 11XXXXXXB ；使能A/D中断
MOVWF INTCON
BSF ADCON0，2 ；启动A/D转换
四、 PIC16C71 的应用
因为PIC16C71片内带有4路8位A/D转换器，可以利用PIC16C71作为模拟量数据采集控制CPU，完成4路通道的模拟输入的数据采集，然后可以把采集的数据保存到数据存储器，也可根据上位机的命令，通过RS-232串行通讯，上传采集数据，也可以设计成多点的数据采集，通过RS-485组成网，上位机对各个点进行配置和控制，并读回各点采集的数据结果。如果对A/D的精度要求不高，可以直接使用V\(_{DD}\)作为电压基准，否则可增加外部电压基准。硬件组成框图见图3。
五、 PIC单片机的开发工具
MPLAB软件是Microchip公司推出的适用于PIC16/17单片机系列的基于Windows的集成开发环境。这种集成开发环境使开发工程师能灵活地编辑、编译、仿真、开发和调试PIC16/17系列单片机的应用程序。
MPLAB集成开发环境包括下列开发工具：
1. MPLAB项目管理程序。
项目管理程序是MPLAB的核心部分。不创建项目就不能进行符号调试。在整个项目管理程序中，可以进行下列操作：创建项目、把源代码文件加入到项目中、汇编或编译源代码、编辑源代码、重建所有源文件或编译单个文件、调试源代码。
2. MPLAB编辑程序。
MPLAB编辑程序使你能编写与编辑固件源文件或其他适用于PIC16/17微控制器的文本文件。
3. MPASM汇编程序。
使用该程序汇编源程序代码，可以不退出MPLAB便可生成各种目标代码格式以支持Microchip开发工具与其他编程工具。
4. MPLAB-SIM软件模拟仿真程序。
该软件可以模拟PIC16/17系列单片机的指令与I/O。通过模拟仿真，可以找出代码问题并调试源程序。
5. PICMASTER仿真器是高性能的在线仿真器。
它能实时地运行目标应用程序同时执行硬件调试操作。
6. PICSTAR PLUS编程器。
它是Microchip公司推出的全系列单片机编程器，可以用来编程PIC16/17系列的单片机。
有了这样一个集成开发环境，用户将会很容易完成应用程序的编写、编译、软件调试和编程芯片。有新型号芯片后，MPLAB可以通过软件升级，支持新的芯片功能。本系列讲座不具体对其进行介绍。
六、 PIC单片机讲座小结
通过对PIC单片机的结构特点、指令系统及3个系列单片机的应用例子的介绍，大家对PIC单片机有了一定的了解，在学习和使用PIC单片机的时候，还要注意两点：
1. 要熟悉PIC单片机的内部功能模块，根据功能的要求，选择合适的单片机。
PIC单片机有多个系列，每个系列又有多种型号。每种型号之间的差异主要是功能模块的不同。所以，要熟悉各个系列的特点，了解各个型号的差异，每个系列在我刊介绍的网站上均有详细的硬件资料。这样，在具体设计时，根据应用的需要和功能的要求，选择最合适的单片机，可避免不必要的硬件资源浪费。
2. 发挥PIC单片机的开发软件功能强的特点，缩短开发周期。
MPLAB是一个功能比较强的集成开发环境，设计、调试、编程芯片等工作都在此完成。它的软件模拟仿真功能非常灵活、方便，编译好源程序后，可通过模拟仿真调试、检测应用程序功能，不需要烧写芯片测试程序。
（陈伟）