用51单片机普通I/O口检测模拟值

一、电阻类模拟信号的检测

思路：对于电阻类的模拟信号，我们可以通过对电容充电，把电阻值转变为时间值，并对改时间值进行测量和计算，从而获得电阻值或其他我们需要的结果。

1、测量原理

当对RC电路进行充电时，如果电压、电容都不变化，而且RC的时间常数又足够大，那么我们就可以认为电阻之比等于充电时间之比。K=R1/R2=T1/T2。

电容充电曲线

2、电路说明

温度检测电路图

Rt：NTC负温度系数热敏电阻（R25℃=10K）。这正是我们要测量的被测电阻。

R1：参考电阻。为了尽量提高测量精度，建议该电阻采用精密电阻。参考电阻的阻值一般选择被测电阻最大值得一般左右。

R2：放电回路限流电阻。阻值不需要太大，100~200Ω即可。

C1：充/放电电容。建议采用容量稳定、介质损耗低、温度特性好的聚丙烯电容（CBB）。如果对被测温度的误差要求不高，也可用普通此片电容代替。

3、电容的参数选择

电容值的计算参考下面公式。另外，实际选用的电容值应该比计算结果稍微小一些。确保在测量最大电阻时，计时器不会溢出。

公式说明：

T为完成额定位数的A/D转换所需的时间；

Rm为最大可能的测量电阻；

Ut为I/O口门限电压；

Ur为参考电压。

在本例中：

T=30μs×212=122880μs；

Rm=35KΩ（0℃时的温度电阻值）；

Ut=（4.7-0.8）=3.9V；

Ur=4.7V。

将以上参数代入公式，得C=1.983μF。实际上本例中，为了保险起见，去电容值为1μF。

4、电路性能

该电路可以消除失调、增益、电容、电源电压和温度等因素带来的误差。

该电路无法消除因参考电阻、电阻和电容非线性度、I/O引脚漏电、I/O引脚输入门限不定度和单片机定时测量不定度等因素造成的误差。

整个ADC结果的精度，可以控制在+-1%以内。

5、温度检测步骤

（1）第一步：放电

P10和P11设置为输入态，INT0设置为输出态，输出“1”。电容上的残余电荷通过INT0泻放。放电的时间可以有定时器定时。为了确保电容上的电荷释放干净，该定时时间应该设置得比实际放电时间稍微长一些。

（2）第二步：测量参考电阻回路上的充电时间

P10和P62设置为输入态（高阻态），INT0设置为输出 态，输出“0”，电容充电，并对充电时间计时。

在充电过程中，通过INT0输入口检测C1的充电状态。当INT0口电平变为“0”时，视为充电结束，停止计时。

（3）第三步：放电

P10和P11设置为输入态（高阻态），INT0设置为输出态，输出“1”。电容上的残余电荷通过INT0释放。

（4）第四步：测温度电阻回路上的充电时间

P11和INT0设置为输入态（高阻态），P10设置为输出态，输出“0”。电容充电，并对充电时间计时。

在充电的过程中，通过INT0输入口检测C1的充电状态。当INT0口电平变为“0”时，视为充电结束，停止计时。

经过以上4个步骤，完成了针对两路电阻的RC充电时间的测量工作。

（5）第五步：计算电阻比率

如果仅仅是测量电阻，那么到这一步就结束了。而在本例中，我们要测量的是温度值，因此，还需要根据电阻值去查表求温度。

既然电阻值不是我们的最终目的，那么我们也可以为了简化后面的运算，不去计算热敏电阻的阻值，而是只算电阻比率即可。