F020的片內(nèi)有1個1.2V、15&mes;10-6/℃的帶隙電壓基準發(fā)生器和1個兩倍增益的輸出緩沖器。2.4V的基準電壓（VREF）可通過外引腳分別接入ADC0、ADC1和DAC中。VREF對外帶載能力為200μA（建議在驅(qū)動外部負載時，對地接1個負載電阻）。ADC使用偏置時，必須將參考源控制寄存器REFxCN中的位1置于“1”；如置于“0”，則關(guān)閉內(nèi)部偏壓，此時可通過VREF引腳（引腳12）使用外部基準電壓，外部基準電壓必須小于VAV±0.3V（還要大于1V）。不用ADC，也不用DAC時，可將REFxCN的位0置“0”，使緩沖放大器處于省電方式（輸出為高阻態(tài)）。

　　設(shè)置REF0CN的位4為“0”時，ADC0用VREF偏置，為“1”時，用DAC0輸出偏置；設(shè)置為REF0CN的位3為“0”時，ADC1用VREF偏置，為“1”時，用AV+偏置。

　　在F020的ADC電路中，輸入多路選擇開關(guān)AMUX后面都帶有1個可用編程設(shè)置增益的內(nèi)部放大器（PGA）。當各模擬通道之間輸入的電壓信號范圍差距較大時，或需要放大一個具有較大直流偏移的信號時（在差分輸入方式，DAC可用于提供直流偏移）顯得尤為有用。設(shè)置的方式是配置ADCxCF中的位2~0（000對應(yīng)PGA的增益為1；001對應(yīng)為2；010對應(yīng)4；011對應(yīng)為8；10x對應(yīng)為16、11x對應(yīng)為0.5）。這里的增益對溫度傳感器信號也起作用。當增益為1時，VTEMP=0.002 86（V/℃）（TEMPC）℃+0.776V。

　　4、 ADC的數(shù)據(jù)與控制

　　對應(yīng)單端輸入，ADC結(jié)果數(shù)據(jù)字格式為：0V--0000，VREF--0FFF或FFF0。

　　對應(yīng)差分輸入，ADC結(jié)果數(shù)據(jù)字格式為2的補碼：VREF--07FF，0--0000，-VREF--F800或8000。

　　將ADCxCN的位0置“0”可使結(jié)果右對齊；置“1”可使結(jié)果左對齊。當差分輸入時，右對齊產(chǎn)生的多余高位是符號擴展位。

　　C8051F系列單片機內(nèi)還設(shè)有數(shù)據(jù)相關(guān)窗口中斷發(fā)生器或稱可編程窗口檢測器，也叫ADC上（下）數(shù)據(jù)寄存器ADC0G（L）TH（L），用后臺方式監(jiān)視一個關(guān)鍵電壓。當轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)位于規(guī)定的窗口之內(nèi)（或之外）時，向控制器申請轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷。要求在窗口之內(nèi)中斷時，上限寄存器LT裝入高位窗口數(shù)，下限寄存器GT裝入低位窗口數(shù)；若要求在窗口之外中斷時，則在下限寄存器GT中裝入高位窗口數(shù)，在上限寄存器LT中裝入下限窗口數(shù)。

　　復位時，ADC部分的狀態(tài)為：內(nèi)部電壓基準緩沖器關(guān)閉、內(nèi)部偏壓關(guān)閉、內(nèi)部傳感器關(guān)閉、ADC禁止、轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)寄存器右對齊、12位的端口均為單端輸入、端口指向AIN0、SAR轉(zhuǎn)換時鐘為33個系統(tǒng)時鐘、內(nèi)部放大器增益為1、下限數(shù)據(jù)寄存器為FFFFH、上限數(shù)據(jù)寄存器為0000H。

　　綜合F020中與ADC相關(guān)的各要素，要想正確應(yīng)用ADC功能，應(yīng)按下列順序編程：設(shè)置參考電壓＞設(shè)置允許ADC＞設(shè)置跟蹤（啟動）方式＞設(shè)定數(shù)據(jù)對齊＞配置通道＞選擇通道＞設(shè)置轉(zhuǎn)換時鐘和增益＞設(shè)定窗口檢測上、下限＞啟動轉(zhuǎn)換。操作SFR的順序（以12位為例）為：REF0CN＞ADC0CN＞AMX0CF＞AMUX0SL＞ADC0CF＞ADC0GTH＞ADC0GTL＞ADC0LTH＞ADC0LTL＞ADC0CN或其它啟動方式。 C8051F020（簡稱F020）是美國德州Cygnal　公司推出的一種混合信號SOC型8位單片機。它屬于C8051F系列中的F02X子系列。其性能價格比在目前應(yīng)用領(lǐng)域極具競爭力。F020具有8路12位A/D轉(zhuǎn)換（簡稱ADC）接口和8路8位在線可編程（ISP）的ADC電路，片上的特殊功能寄存器（簡稱SFR）有15個與ADC的控制相關(guān)，它們是：

　　AMUX0SL－AMUX0通道選擇寄存器，復位值為00000000；

　　AMX0CF－AMUX0配置寄存器，復位值為00000000；

　　ADC0CF－ADC0配置寄存器，復位值為11111000；

　　ADC0CN－ADC0控制寄存器，復位值為00000000；

　　ADC0H－ADC0數(shù)據(jù)字MSB寄存器，復位值為00000000；

　　ADC0L－ADC0數(shù)據(jù)字LSB寄存器，復位值為00000000；

　　ADC0GTH－ADC0下限數(shù)據(jù)高字節(jié)寄存器，復位值為11111111；

　　ADC0GTL-ADC0下限數(shù)據(jù)低字節(jié)寄存器，復位值為11111111；

　　ADC0LTH－ADC0上限數(shù)據(jù)高字節(jié)寄存器，復位值為00000000；

　　ADC0LTL－ADC0上限數(shù)據(jù)低字節(jié)寄存器，復位值為00000000；

　　AMX1SL－AMUX1通道選擇寄存器，復位值為00000000；

　　ADC1CN－ADC1控制寄存器，復位值為00000000；

　　ADC1CF－ADC1配置寄存器，復位值為11111000；

　　ADC1－ADC1數(shù)據(jù)字寄存器，復位值為00000000；

　　REF0CN－基準電壓控制寄存器，復位值為00000000；

　　ADC是混合信號控制器的重要功能，如欲在應(yīng)用編程中得心應(yīng)手，就必須對其相關(guān)的要素有較清晰的整體認識。

　　1） ADC的與通道

　　F020采用TQFP100封裝，芯片引腳有8個（引腳18-25）專用于模擬輸入，是8路12位ADC的輸入端。每路12位的轉(zhuǎn)換都是其自身的±1LSB（位）。實際上，對應(yīng)12位逐次逼近寄存器型（SAR）ADC只有1個，在它與各輸入端之間有1個具有9 通道輸入的多路選擇開關(guān)（可配置模擬多路開關(guān)AMUX）。AMUX的第9通道連接溫度傳感器。在F020是中，12位ADC稱為ADC0，另有8路8位在系統(tǒng)可編程（ISP）的ADC電路稱為ADC1。其8個外接引腳與P1口復用，片內(nèi)結(jié)構(gòu)與ADC0相近，只是轉(zhuǎn)換的位數(shù)為8位，轉(zhuǎn)換為8位的±1LSB。

　　ADC0端口的每一對均可用編程設(shè)置成分別地單端輸入或差分輸入。差分輸入時的端口配對為0-1、2-3、4-5、6-7，此設(shè)置由通道選擇寄存器AMUX0SL的低4位和通道配置寄存器AMUX0CF的低4位確定。在AMX0CF中，位3~0各對應(yīng)2個引腳通道。位值＝0，表示是獨立的單端輸入（復位值均為單端輸入）；位值＝1，表示是差分輸入對。對應(yīng)AMX0CF選差分輸入時，AMUX0SL中只有在選雙數(shù)（含0）通道時才有效（注：AMUX0SL低4位為1xxx時，不論AMX0CF低4位為何值，均選溫度傳感器）。

　　將REF0CN的位3置“1”時，允許使用溫度傳感器；置 “0”時，溫度傳感器的輸出為高阻態(tài)。溫度傳感器的值可用于修正參數(shù)的非線性或記錄、調(diào)整與溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)。

　　2） ADC的速率與啟動

　　C8051F系列單片機中ADC的速率都是可用編程設(shè)置的，但少要用16個系統(tǒng)時鐘。一般在轉(zhuǎn)換之前還自動加上3個系統(tǒng)時鐘的跟蹤/保持捕獲時間（＞1.5μs）。設(shè)置F020內(nèi)ADC速率的方法是通過配置寄存器ADCxCF（x為0或1）的位7~3來進行的，其復位值為11111（位7~3=SYSCLK/CLKSAR-1）。

　　一般在啟動ADC之前都要處于跟蹤方式，控制寄存器ADCxCN的位6如果為“0”，則一直處于跟蹤方式（此時啟動4種啟動方式都可比跟蹤啟動快3個系統(tǒng)時鐘）；如為“1”，則有4種跟蹤啟動方式可選擇，即對ADCxCN中的位3~2賦值；00為向ADBUSY寫1時跟蹤（軟件命令）；01為定時器3溢出跟蹤；10為CNVSTR上升沿跟蹤（外部信號）；11為定時器2溢出跟蹤。

　　復位時，ADCxCN的位7為0，處于關(guān)斷狀態(tài)。每次轉(zhuǎn)換結(jié)束時，ADCxCN的位5為“1”，位4（忙標志）的下降沿觸發(fā)結(jié)束中斷，也可用軟件查詢這些狀態(tài)位。

　　3）ADC的基準與增益