Аналого-цифровое преобразование в МК AVR

Число в цифровой форме определяется на основании отношения входного на­пряжения к полному номиналу напряжения аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Например, если на вход АЦП с номинальным напряжением 5 В подать на­пряжение 1 В, то на цифровом выходе появится число, соответствующее 1/5 = 0,2 разрешающей способности преобразователя. Так, если используется АЦП с раз­решением 8 бит, то максимальное возможное значение на его выходе 2⁸- 1 = 255. Таким образом, напряжению 1 В на аналоговом входе соответствует 0,2 • 255 = 51 на цифровом выходе.

Встроенные АЦП микроконтроллеров AVR и PIC имеют разрешение 10 бит и позволяют считывать напряжение на одном из восьми (в некоторых моделях — пяти) аналоговых входов (обычно — порт А).

В микроконтроллерах AVR для управления режимом АЦП используются два регистра: регистр управления ADCSR (рис. 1.44) и регистр мультиплексирования ADMUX (определяет, какие из восьми входов порта А являются аналоговыми).

7654 321О

Рис. 1.44. Регистр ADCSR микроконтроллеров AVR Назначение разрядов регистра ADCSR:

ADPS0-ADPS2 — выбор коэффициента деления тактовой частоты (табл. 1.23); чем выше частота работы АЦП (производная от частоты сис­темной синхронизации), тем ниже эффективное разрешение, поэтому сле­дует устанавливать коэффициент деления;

ADIE — разряд маскирования прерывания от АЦП (1 — по окончанию преобразования разрешено прерывание);

ADIF— флаг прерывания от АЦП (устанавливается аппаратно по оконча­нию цикла преобразования);

ADFR — лог. 1 в этом разряде переводит АЦП в несинхронизированный режим работы — обычно АЦП работает в режиме прерывания, чтобы про­цессор каждый раз не ожидал завершения медленно протекающего преоб­разования, однако в несинхронизированном режиме АЦП выполняет пре­образование постоянно, как можно быстрее (на период такого преобразо­вания должны быть запрещены все прерывания);

ADSC — флаг начала преобразования;

ADEN — флаг разрешения использования АЦП.

Таблица 1.23. Выбор коэффициента деления частоты системной синхронизации для тактирования АЦП микроконтроллеров AVR

Таблица 1.23. Окончание

Таким образом, в общем случае процесс аналого-цифрового преобразования в микроконтроллерах AVR протекает следующим образом:

1. Установить в лог. 1 разряды регистра ADMUX, соответствующие аналоговым
входам.

2. Установить разряды 0-2 регистра ADCSR для выбора коэффициента деления
частоты системной синхронизации.

3. Установить в лог. 1 разряд ADIE для разрешения режима прерывания.

4. Установить в лог. 1 разряд ADEN, чтобы разрешить использование АЦП.

5. Установить в лог. 1 разряд ADSC, чтобы начать преобразование.

6. Результат преобразования сохраняется в регистровой паре ADCL, ADCH.