рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Управление аналого-цифровым преобразователем

Управление аналого-цифровым преобразователем - раздел Высокие технологии, Архитектура микроконтроллера   В Состав Микроконтроллеров Обычно Включают 8 - 16-Битные Мног...

 

В состав микроконтроллеров обычно включают 8 - 16-битные многоканальные преобразователи с большим набором встроенных функций. При этом все функции преобразователя программируются и могут быть изменены в процессе работы.

Например, микроконтроллер ATmega163 оснащен 10-разрядным ADC последовательных приближений (рис. 10.6). ADC подсоединен к 10-канальному аналоговому мультиплексору (MUX), позволяющему подать на вход преобразователя любой из восьми входных сигналов со входов ADC0…. ADC7, либо эталонное напряжение 1,22В, либо сигнал со входа AGND. Вывод AGND рекомендуется подсоединить к точке c нулевым потенциалом GND (Ground). ADC содержит схему выборки/хранения SHC (Sample&Hold Comparator), удерживающую напряжение входа во время преобразования на неизменном уровне.

 

 
 

 


Рис. 10.6. Структура аналого-цифрового преобразователя

 

Аналого-цифровой преобразователь преобразует напряжение аналогового входного сигнала в 10-разрядное цифровое значение методом последовательных приближений. Минимальное значение входного напряжения равно напряжению на контакте AGND, максимальное значение не должно превышать напряжение на контакте AREF. Результат в виде 10-битного двоичного числа D равен:

где U- входное напряжение, a Uo опорное напряжение преобразователя.

 

В качестве источника опорного напряжения преобразователя можно использовать внешний сигнал с вывода AREF, внутренний источник 2,56В, либо напряжение питания аналоговой части микроконтроллера с вывода AVCC. Напряжение на выводе AVCC не должно отличаться от напряжения питания Vcc более, чем на ±0,3 В.

Например, если аналоговый мультиплексор подключает ко входу ADC эталонное напряжение U =1,22В, а в качестве опорного напряжения использовать источник Uo=2,56B, то результат преобразования:

D=1,22*1024/2,56=488=$1E8=Ob111101000.

Для управления преобразователем в микроконтроллере используются регистры:

0 Регистр управления мультиплексором ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register);

0 Регистр управления аналого-цифровым преобразователем ADCSR (ADC Control and Status Register)

0 Регистры данных ADCL и ADCH (ADC Low и ADC High).

0 Регистр состояния микроконтроллера SREG (Status Register).

 

 
 

 

 


Рис. 10.7. Регистры, используемые аналого-цифровым преобразователем

 

Аналого-цифровой преобразователь может работать в двух режимах: режиме однократного преобразования и в циклическом режиме. В режиме однократного преобразования каждое преобразование инициируется пользователем. В циклическом режиме аналого-цифровой преобразователь осуществляет выборку и обновление содержимого регистра данных непрерывно. Выбор режима производится битом ADFR ((ADC Free Run) регистра ADCSR.

Работа аналого-цифрового преобразователя разрешается установкой в состояние 1 бита ADEN в регистре ADCSR. Преобразование начинается с установки в состояние 1 бита начала преобразования ADSC (ADC Start Conversion). Если в процессе выполнения преобразования производится смена канала данных, то ADC вначале закончит текущее преобразование, а потом выполнит переход к другому каналу.

Поскольку аналого-цифровой преобразователь формирует 10-разрядный результат, то по завершении преобразования результирующие данные размещаются в двух регистрах данных ADCH и ADCL. Для обеспечения соответствия результирующих данных считываемому уровню используется специальная лотка защиты. Этот механизм работает следующим образом: при считывании данных первым должен быть считан регистр ADCL. Если регистр ADCL считан, обращение аналого-цифрового преобразователя к регистрам данных блокируется. Таким образом, если после считывания состояния ADCL, но до считывания ADCH, будет завершено следующее преобразование, ни один из регистров не будет обновлен и записанный ранее результат не будет искажен. Обращение аналого-цифрового преобразователя к регистрам ADCH и ADCL разрешается по завершении считывания содержимого регистра ADCH.

Аналого-цифровой преобразователь имеет свое собственное прерывание ADC (вектор $1С), которое может быть активизировано по завершению преобразования. Когда обращение к регистрам запрещено, в процессе считывания регистров ADCL и ADCH, прерывание будет активизироваться, даже при потере результата.

Регистр ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register) предназначен для управления входным аналоговым мультиплексором

0 Биты 7 и 6 - REFS1..0 (Reference Selection Bits) - обеспечивают выбор эталонного напряжения на входе AREF аналого-цифрового преобразователя. Выбор производится в соответствии с таблицей 10.1. Изменение этих битов во время процесса преобразования приводит к ошибке. Для её исключения пользователь должен игнорировать первый результат после изменения битов. Внутренние источники напряжения не могут быть использованы, если к контакту AREF приложено внешнее напряжение.

Таблица 10.1. Выбор источника опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя

 

REFS1 REFS0 Выбор источника напряжения
AREF, внутреннее напряжение Vref отключено
AVCC с внешним конденсатором на контакте AREF
Резерв
Внутренний источник 2.56В с внешним конденсатором на AREF

0 Бит 5 - ADLAR (ADC Left Adjust Result) - воздействует на запись результата в регистры данных ADCL и ADCH. При ADLAR=0 можно использовать упрощенное 8-битное преобразование.

0 Биты 4..0 - MUX4..MUX0 (Multiplexer bits) - предназначены для выбора входа, коммутируемого на вход преобразователя. Выбор осуществляется в соответствии с таблицей 10.2. Изменение этих битов в процессе преобразования, когда флаг ADIF в регистре ADCSR установлен, не приводит к изменению результата.

 

Таблица 10.2. Выбор входного сигнала ADC

 

MUX4..0 Подключаемый контакт
ADC0
ADC1
ADC2
ADC3
ADC4
ADC5
ADC6
ADC7
01000. .11101 Резерв
1.22V
0V (AGND)

 

Регистр - ADCSR (ADC Control and Status Register) предназначен для управления работой аналого-цифрового преобразователя.

0 Бит 7 - ADEN (ADC Enable) - разрешение работы ADC. Очистка бита запрещает работу ADC. Запрещение ADC в процессе преобразования прекращает преобразование.

0 Бит 6 - ADSC (ADC Start Conversion) - запуск преобразования ADC. В режиме однократного преобразования для запуска каждого цикла преобразования необходимо устанавливать бит ADSC в состояние 1. В циклическом режиме бит ADSC устанавливается в состояние 1 только при запуске первого цикла преобразования. Каждый раз после первой установки бита ADSC, выполненной после разрешения или одновременно с разрешением, будет выполняться пустое преобразование. Это пустое преобразование активизирует преобразователь. ADSC будет сохранять состояние 1 в течение всего цикла преобразования и сбрасывается по его завершению. При выполнении пустого преобразования, предшествующего активизируемому, бит ADSC остается установленным до завершения активируемого преобразования. Запись 0 в этот бит эффекта не оказывает.

0 Бит 5 - ADFR (ADC Free Run Select) - установка циклического режима работы ADC. При установленном в состояние 1 бите ADFR аналого- цифровой преобразователь будет работать в циклическом режиме. В этом режиме производятся выборки и обращения к регистрам непрерывно (одно за другим). Очистка бита приводит к прекращению циклического режима.

0 Бит 4 - ADIF (ADC Interrupt Flag) - флаг прерывания ADC. Данный бит устанавливается в состояние 1 по завершению преобразования и обновления регистров данных. Прерывание по завершению преобразования ADC выполняется, если в состояние 1 установлены бит ADIE и I - бит регистра статуса SREG. Бит ADIF сбрасывается аппаратно при выполнении подпрограммы обработки соответствующего вектора прерывания. Кроме того, бит ADIF может быть очищен записью во флаг логической 1. Этого необходимо остерегаться при чтении-модификации-записи ADCSR, поскольку может быть запрещено отложенное прерывание. Это применимо и в случаях использования команд sbi и cbi.

0 Бит 3 - ADIE (ADC Interrupt Enable) - разрешение прерывания ADC. При установленных в состояние 1 бите ADIE и l-бите регистра SREG активируется прерывание с вектором $1С по завершению преобразования ADC.

0 Биты 2..0 - ADPS2..ADPS0 (ADC Prescaler Select Bits) - выбор коэффициента предварительного деления. Данные биты определяют коэффициент деления тактовой частоты микроконтроллера для получения необходимой тактовой частоты ADC.

 

Таблица 10.3. Выбор коэффициента предварительного деления

 

ADPS2 ADPS1 ADPS0 Коэффициент деления
Без деления

 

Регистры ADCL и ADCH являются регистрами данных. Их содержимое зависит от состояния бита ADLAR регистра ADMUX.

Когда преобразование выполнено десятибитный результат находится в этих двух регистрах. Если младший регистр ADCL считан, то регистры не изменяются до чтения старшего регистра ADCH. ADLAR бит в ADMUX воздействует на представление результата. Если ADLAR сброшен, то результат представлен в виде, изображенном на рис. 10.8.

 
 

 

 


Рис. 10.8. Представление результата в регистре данных при ADLAR=0

 

Если достаточным является 8-битное преобразование, то при ADLAR=0 можно считывать только старший байт результата (регистр ADCH).

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Архитектура микроконтроллера

Создание фирмой intel в году первой программируемой электронной схемы на.. за лет своего бурного развития микропроцессорные системы прошли путь от специализированных комплектов интегральных..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Управление аналого-цифровым преобразователем

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА
  Контроллером в технике регулирования считается управляющее устройство, осуществляющее регулирующие или контролирующие функции в системе. Контроллер, реализованный на одном кристалле

Память программ
  Программа микропроцессора представляет собой последовательность команд (инструкций). Каждая инструкция имеет свой оригинальный двоичный код. Коды инструкций и хранятся в памяти прог

Масочная память
  Масочная память (maskROM) программируется с помощью фотошаблонов (масок) на стадии изготовления микроконтроллера. Т.е. контроллер с масочной памятью изготавливается с

Однократно программируемая память
  Однократно программируемая память (OTPROM - One Time Programmable ROM) no принципу построения и функционирования аналогична масочной, но она поставляется изготовителем микрок

Репрограммируемая память
  Репрограммируемая память (EPROM - Erasable PROM) аналогична OTPROM, но допускает стирание информации и повторное программирование. Стирание информации в памяти осуществляется

Память с электрическим стиранием
  Память с электрическим стиранием (EEPROM - Electrically EPROM) программируется пользователем и может многократно стираться. Стирание и повторное программирование EEPROM осуще

Флэш - память
  Флэш-память (Flash memory) относится к классу EEPROM, но использует особую технологию построения запоминающих ячеек. В отличие от EEPROM, она может стираться только целиком,

Статическая память
  Статическая память (SRAM - Static Random Access Memory) энергозависима. Она обеспечивает хранение информации только при наличии напряжения питания не менее определенной велич

Специализированные ячейки флэш-памяти
  В энергонезависимой flash-памяти микроконтроллеров могут присутствовать специализированные биты и байты, предназначенные для защиты программы пользователя и конфигурирования изделия

Основные элементы
  Каждый производитель микроконтроллеров для серии выпускаемых им изделий разрабатывает и патентует своё оригинальное процессорное ядро (MCU - Microprocessor Core Unit). Однако

Регистр инструкций
  Регистр инструкций (IR - Instruction register) - регистр, предназначенный для хранения считанной из памяти программ инструкции. Считанная из памяти программ инструкция декоди

Арифметико-логическое устройство
  Арифметико-логическое устройство (ALU - Arithmetic Logic Unit) - логическая схема, непосредственно осуществляющая преобразование одной или двух переменных в соответствии с ин

Регистры общего назначения
Регистры общего назначения предназначены для временного хранения данных в процессе вычислений. Разрядность регистров определяет разрядность вычислений и, в конечном счете, разрядность самого микрок

Регистр состояния
  Регистр состояния (Status register) предназначен для хранения отдельных признаков результата, полученного при выполнении различных арифметических и логических операций в ариф

Мнемонические обозначения
  Каждая архитектура микроконтроллера имеет собственную систему команд. Система команд микроконтроллера описывается на специальном языке символического кодирования. При этом каждая ин

Адресация данных
  Адреса операндов, задействованных в выполнении любой инструкции программы, в явном или в неявном виде должны быть указаны в коде этой инструкции. Операнды могут находиться в ячейках

Косвенная адресация
  Косвенным образом могут адресоваться ячейки памяти данных или памяти программ.   · Операции с памятью данных   Операнд содержитс

ЯЗЫК АССЕМБЛЕРА
  Язык ассемблера (assembler language) - язык программирования микропроцессорных систем, ориентированный на определенную архитектуру системы. Программа, написанная на языке асс

Выражения
  Программа на языке ассемблера состоит из отдельных строк. Строка кода не должна быть длиннее 120 символов. Ассемблер Atmel AVR не различает строчные и заглавные буквы. Люба

Операнды
  Операндами языка ассемблера могут быть:   0 Определяемые пользователем метки. Метка может располагаться перед командой/директивой и

Функции
  Функции, определенные в языке ассемблера 0 low(expression) возвращает младший байт выражения; 0 high(expression) возвращает второй байт выраж

Директивы
  Директивы ассемблера не транслируются в коды операций, они используются для размещения программы в памяти, определяют макрокоманды, инициализируют память данных и выполняют ещё целы

ТАКТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР
  Работа процессорного ядра синхронизируется тактовым генератором. Именно период работы генератора определяет время, необходимое для выполнения элементарных операций в ядре. Простейши

Источники сброса
  Причинами (источниками) сброса могут являться различные воздействия: включение питания и кратковременные его изменения, сигналы формируемые аппаратно вне и внутри микроконтроллера,

Сторожевой таймер
  Сторожевой таймер (Watchdog) синхронизирован от отдельного внутреннего генератора на кристалле, работающего с частотой 1 МГц (при напряжении питания Vcc=5 В). Задерж

Алгоритм обработки прерываний
  Сигнал запроса на прерывание вырабатывается периферийным устройством при его готовности к обмену информацией. Сигнал может появиться в произвольный момент времени. Процессо

Вектора прерываний
  Идентификация источника прерывания в системе может выполняться как программными, так и аппаратными средствами. В первом случае, источник прерывания фиксируется установкой ф

ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМАЯ ПАМЯТЬ ДАННЫХ
  Энергонезависимая память типа EEPROM отличается от памяти данных типа SRAM существенно большим временем чтения и записи информации. Время обращения при записи обычно составляет неск

ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА
9.1. Организация ввода/вывода   Порты ввода-вывода обеспечивают ввод и вывод данных в параллельном формате. Обычно порты ввода-вывода выполняются 8-разряд

Алгоритмы обмена данными
  Порты ввода-вывода предназначены для связи микроконтроллера с различными объектами и могут реализовывать различные алгоритмы обмена данными: 0 асинхронный программный обм

Принципы аналого-цифрового преобразования
Параллельный преобразователь   В параллельном преобразователе (рис. 10.1) входной сигнал подается сразу на множество компараторов, осуществляющих сравнение сигн

АНАЛОГОВЫЕ КОМПАРАТОРЫ
Аналоговые компараторы осуществляют сравнение двух напряжений. Результатом сравнения является логический сигнал, фиксирующий момент равенства входных сигналов. Выход компаратора может быть использо

ТАЙМЕРЫ-СЧЕТЧИКИ
  Большинство задач управления решаются в реальном времени. При этом микроконтроллер должен в определенные моменты времени выполнять определенные действия с объектом. Типовыми задачам

Простейший 8-битный счетчик
  8-разрядный таймер/счетчик 0 (Timer/Counter0) тактируется сигналом синхронизации процессорного ядра (СК) или от встроенного предделителя (Preskaller), или от внешнего контакт

Захват, сравнение и широтно-импульсная модуляция
  16-битный таймер/счетчик Timer/Counter1 микроконтроллера ATmega163 доступен процессорному ядру для чтения и записи, он может считать импульсы синхронизации CK, импульс

Часы реального времени
  Часы реального времени RTC (Real Time Clock) являются разновидностью таймера/счетчика. Задачей RTC в схеме микроконтроллера обычно считается формирование интервалов времени р

Интерфейс UART
  Асинхронный последовательный интерфейс UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter - универсальный асинхронный приемопередатчик) обеспечивает полудуплексный режим обмен

Интерфейс SPI
  Последовательный периферийный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) предложен фирмой Motorola. Он обеспечивает полный дуплексный обмен данными между двумя контроллерами

РЕЖИМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
  Одним из основных показателей микроконтроллера является энергопотребление. Величина энергопотребления характеризуется напряжением питания микроконтроллера и потребляемым током.

Режим Idle
  Если биты SM1/SM0 находятся в состоянии 00, то команда SLEEP переводит микроконтроллер в режим ожидания Idle. В этом режиме его ток потребления уменьшается примерно в 2,5 раз

Режим ADC Noise Reduction
  Когда SM1/SM0 биты установлены в 01, команда SLEEP заставит микроконтроллер ввести режим шумоподавления ADC Noise Reduction. В этом режиме процессорное ядро останавливается,

Способы программирования энергонезависимой памяти
  В процессе программирования микроконтроллеров разработанная пользователем программа заносится в энергонезависимую память. При этом выполняются операции по стиранию, чтению и записи

Программно-аппаратные средства поддержки программирования
  Подготовка программ для микроконтроллера выполняется на персональном компьютере и состоит из следующих этапов: 0 создание текста программы; 0

ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Корпуса микроконтроллера ATmega163 Корпус DIP (Dual In Line pin Package)    

ГЛОССАРИЙ ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ
  ALU Arithmetic Logic Unit Арифметико-логическое устройство   AND AND

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги