LPC900 系列单片机凭借其功能强大、性能稳定，一直深受用户欢迎。P89LPC901（简称“LPC901”）是LPC900 系列单片机中的一员，性价比高，SO8/DIP8 封装，内含1 KB Flash，支持ICP，且具有6个I/O 口、4个TIMER、1路PWM输出、模拟比较器、键盘中断等众多功能部件。本文利用LPC901 单片机的强大功能实现ADC/DAC，并且通过模拟UART与PC机进行通信；通过PC 端软件可以显示D/A转换结果，及控制D/A输出电压；同时可以利用IAP（在线应用编程）技术实现Flash作EEPROM功能。

在嵌入式设计应用中，一般增强型8位都具备A/D、D/A、UART、EEPROM、I2C、SPI功能，但是如果在一般的小型微控制器中由于Flash容量的限制不具备这些功能，那么如何实现呢？根据LPC901芯片Flash和RAM的容量要求，下面主要讲述其模拟8位A/D、8位D/A，以及模拟UART功能和EEPROM功能的可靠实现。

1 连接测试

连接测试图如图1所示。本文重点介绍A/D或D/A、UART通信以及Flash实现EEPROM的功能实现。

图1 连接测试图

2 硬件电路及原理分析

LPC901引脚如图2所示。芯片采用SOIC8封装，本文所用的电路如图 3 所示。该电路比较简单，电路中仅包含2 片IC（分别为SP3232E、LPC901）和几个元器件。其中，SP3232E 及C1~C4 构成了RS232 电平转换电路；LPC901 和R1、C5 为本电路的核心部分，实现了D/A、A/D和UART 通信的功能。利用LPC901 定时器0的模式6，即可方便地实现PWM 波形的输出。8 位精度的PWM 波形从LPC901 的T0（第5 脚）输出，经R1 和C5 对信号进行整形滤波，即可在C5 正端输出稳定的电压，从而实现8 位精度的D/A 转换功能。利用LPC901 内部的模拟比较器，对外部输入电压（从第6 脚输入）与D/A转换电压进行逐次比较（从第7 脚输入），即可知道外部输入电压的大小，从而实现A/D 转换功能。

图2 P89LPC901 引脚图

图3 电路连接图

3 DAC的实现

3.1 输出公式

利用PWM 可方便地实现D/A 转换功能，优点是R1 和C5 的取值与转换结果无关。D/A转换输出电压可通过下式计算：

输出电压=PWM 波形的占空比×电源电压（1）

因此，实际电路中不必考虑RC的精度，也不必建立转换数据表，但需要注意RC 时间常数τ 的取值，因为τ 的取值将决定D/A 转换电压建立的稳定时间，以及稳定后电压变化的幅值。

一般认为对RC 电路进行充电，RC 电压上升到充电电压值需经过的时间为5τ。本实验电路中τ=4.7 kΩ×1 μF=4.7 ms，5τ=23.5 ms。但由于本电路是用PWM 方式对RC 充电实现D/A 转换，为了保证转换精度，所以该时间需适当延长。

3.2 仿真分析

借助PSPICE 对电路进行模拟仿真分析，以了解PWM 实现D/A 的整个过程。

在用PSPICE 对电路进行模拟仿真时，设置PWM 输出为50%占空比，电容从0 V开始充电，电源电压是3 V。仿真输出波形如图 4 所示。图中的测量点为C4 的正极性端，也就是D/A转换电压的输出端。左侧波形图是充电开始后23 ms 时的波形，右侧波形图是充电开始后37 ms时的波形。根据式1，D/A 输出电压=0.5×3=1.5 V。由图4可知，在5τ时输出电压为1.49 V，在接近37 ms时输出电压才达到1.5 V。可见为了达到设计精度，要完成一次充电约需37 ms。

图4 PSPICE 电路仿真

3.3 注意事项

本电路A/D 转换设计精度是8 位，在电源电压为3 V 时，最小分辨电压为3 V&pide;256≈0.012 V。通过观察PSPICE 仿真结果，在D/A输出的电压稳定时，电压的振幅为±0.01 V。但D/A输出电压抖动幅值理想值应该为可测量的最低电压，即±0.006 V 左右。要减小该电压的抖动，可增大τ值，但权衡充电时间，该RC 取值可基本达到设计精度要求。由于A/D 转换采用逐次比较的方式，因此PWM 作A/D 转换的速度比较慢，适用于低速场合。由于PWM 波形通过I/O 口推挽输出，即使I/O 一直输出高电平，该电压也比电源电压低一点，所以输出电压无法达到电源电压。

3.4 模拟UART

本实验通过I/O 模拟方式实现UART 通信（通过P3.1 和P3.0），波特率为9 600 bps。该功能以软件包的形式提供，可用于整个LPC900 系列单片机中。使用该软件包需要占用一个定时器。

3.5 模拟EEPROM

本实验通过Flash实现EEPROM，该功能通过IAP（在线应用编程）方法来实现。使用此功能可以将重要数据保存到芯片中，作为掉电保护参数和产品ID信息标识。

4 PC 端软件

为了方便读者观察A/D 转换结果和控制D/A 输出电压，笔者编写了一个PC 端软件,软件界面如图 5 所示。

图5 PC 端软件界面

软件的使用方法为： 在LPC901 复位后，按下“模数转换”或“数模转换”按钮选择相应模式。模式一经选定，只能在LPC901 再次复位后才能改变模式。在“模数转换”模式下，可直接读出A/D转换结果； 在“数模转换”模式下，可通过控制滑动条改变输出电压；参考电压（默认为3 V）、转换精度（默认为8 位）和通信端口（默认为COM1），可在菜单选项→设置中进行设置。

5 P89LPC901 程序的编写

5.1 PWM功能的实现

LPC901 利用其内部TIMER0 的工作模式6，即可方便地实现PWM 波型的输出。具体步骤为：设置TIMER0 为工作模式6，即设置寄存器TMOD 中[T0M1∶T0M0]为[1∶0]，寄存器TAMOD 中T0M2 为1；设置AUXR1 中ENT0 为1，允许T0 溢出触发输出；最后置位TR0，启动PWM；在程序中可以随时更改TH0，改变PWM 占空比。PWM 波形的频率是相对CCLK 固定的，为CCLK/512。

5.2 A/D功能的实现

LPC901 内部比较器与PWM 输出电压逐次比较实现A/D功能。比较器的初始化可参考程序清单中的函数InitCmp（）。在A/D 转换函数中，每次改变PWM的占空比，需要延时37 ms 使电压稳定（根据3.2小节中的分析）。如果读者在实际应用中使用不同的RC取值，则需重新确定RC充电延迟时间，并改变convert（）中的延迟时间。

5.3 模拟UART的实现

由于模拟UART占用一个定时器资源，因此在使用前需初始化定时器1为模式1。在本实验中定义UART的RXD为P31，TXD为P30。如需改变，可在UART2.h中设置不同的I/O口为RXD 和TXD。软件包中发送/接收的波特率为9 600 bps。软件包提供2个函数： 发送函数void uart2send(unsigned char s)和接收函数 unsigned char uart2read(void)。实现代码请参考程序清单UART.h 和UART.c。

5.4 IAP代码的实现

通过IAP实现Flash擦除和编程操作的步骤如下：在LPC900寄存器FMCON寄存器中装载相应的读/写命令；向FMADRL寄存器写入需要向Flash编程的地址低字节；向FMADRH寄存器写入需要向Flash编程的地址高字节；向FMDATA寄存器中写入需要写入的数据；将擦除命令写入FMCON寄存器中。

这一系列操作步骤执行后，将执行擦除命令，同时将需要写入的数据写入Flash中。整个操作命令执行时间是4 ms，2 ms擦除操作，2 ms写入操作。