Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи в микроконтроллере.

Необходимость приема и формирования аналоговых сигналов требует наличия в МК модулей аналогового ввода/вывода.

Простейшим устройством аналогового ввода в МК является встроен­ный компаратор напряжения. Компаратор сравнивает входное аналого­вое напряжение с опорным потенциалом V_REF и устанавливает на выходе логическую «1», если входное напряжение больше опорного. Компарато­ры удобнее всего использовать для контроля определенного значения вход­ного напряжения, например, в термостатах. В комбинации с внешним ге­нератором линейно изменяющегося напряжения встроенный компаратор позволяет реализовать на МК интегрирующий аналого-цифровой преоб­разователь (АЦП).

Однако более широкие возможности для работы с аналоговыми сиг­налами дает АЦП, встроенный в МК. Чаще всего он реализуется в видемногоканального АЦП, предназначенного для ввода в МК анало­говых сигналов с датчиков физических величин и преобразования этих сигналов в двоичный код.

Многоканальный аналоговый коммутатор К служит для подключения одного из источников аналоговых сигналов (РТхО...РТх7) ко входу АЦП. Выбор источника сигнала для преобразования осуществляется посред­ством записи номера канала коммутатора в соответствующие разряды регистра управления АЦП.

Два вывода модуля АЦП используются для задания опорного напряже­ния Uоп: V _REFH— верхний предел, V_REFL— нижний предел.

Аналого-цифровой преобразователь выполнен по методу последовательного приближения. Практически во всех моделях 8-разрядных МК разрядность АЦП также составляет 8 разрядов. Исключение составляют лишь модули АЦП микроконтроллеров для управ­ления преобразователями частоты для электроприводов, разрешающая способность которых равна 10 разрядам. Два младших разряда результата получают с помощью дополнительного емкостного делителя, не связанного с регистром последовательного приближения.

Длительность такта преобразования задает генератор синхронизации: один цикл равен двум периодам частоты генератора t_АDС.

Источником синхронизации модуля АЦП может служить встроенный RС-генератор (Г) или импульсная последовательность тактирования меж­модульных магистралей МК.

Момент завершения каждого цикла преобразования отмечается уста­новкой триггера готовности данных. Если прерывания от модуля АЦП разрешены, то генерируется запрос на прерывания. Как правило, чтение регистра результата сбрасывает триггер готовности.

Большинство модулей АЦП имеют только режим программного запус­ка: установка одного из битов регистра режима запускает очередное изме­рение. Наиболее универсальные модули АЦП имеют также режим авто­матического запуска, при котором после завершения одного цикла преобразования немедленно начинается следующий. Однако данные из­мерения каждого цикла должны быть считаны программным способом.

Цифро-аналоговые преобразователи в составе МК являются большой редкостью. Функция цифро-аналогового преобразователя реализуется средствами модуля программируемого таймера в режиме ШИМ. На одном из выводов МК формируется высокочастотная импульсная последовательность с регулируемой длительностью импульса. Полученный сиг­нал сглаживается фильтром нижних частот на операционном усилителе. Разрешающая способность такого ЦАП определяется дискретностью ре­гулирования коэффициента заполнения в режиме ШИМ.

Занятие 40(44)