Аналого-цифровой преобразователь. Модуль 10-битного АЦП последовательного приближения входит в со­став ATmega16x, но не входит в состав микроконтроллера ATmegal62x.

Модуль 10-битного АЦП последовательного приближения входит в со­став ATmega16x, но не входит в состав микроконтроллера ATmegal62x.

Основные параметры АЦП следующие:

· абсолютная погрешность: ±2 LSB^1J;

· интегральная нелинейность: ±0.5 LSВ;

· быстродействие: до 15 тыс. выборок/с.

На входе модуля АЦП имеется 8-канальный аналоговый мультиплексор, предоставляющий в распоряжение пользователя 8 каналов с несим­метричными входами.

В качестве источника опорного напряжения для АЦП может использо­ваться как напряжение питания микроконтроллера, так и внутренний ли­бо внешний источник опорного напряжения.

Модуль АЦП может работать в двух режимах:

· режим одиночного преобразования, когда запуск каждого преобра­зования инициируется пользователем;

· режим непрерывного преобразования, когда запуск преобразований выполняется непрерывно через определенные интервалы времени. [ 2, с.382 ]

Регистры управления модулем АЦП

Рис. 8. Формат регистров ADCSRA.

Биты регистра ADCRA

Рис.9. Формат регистра ADMUX

Биты регистра ADCRA

Для разрешения работы АЦП необходимо записать лог. 1 в бит ADEN регистра ADCSRA, а для выключения — соответственно лог. 0. Если АЦП будет выключен во время цикла преобразования, то преобразование завер­шено не будет (в регистре данных АЦП останется результат предыдущего преобразован ия).

Рис.10. Формат регистра SFIOR

Запуск АЦП возможен не только по команде пользователя, но и по прерыванию от некоторых пе­риферийных устройств, имеющихся в составе микроконтроллера. Для вы­бора режима работы используется бит ADATE регистра ADCSRA и биты ADTDS2:0 регистра SFIOR.

Если бит ADATE сброшен в 0, АЦП работает в режиме одиночного преобразования. Если же бит ADTAE установлен в 1, функционирование АЦП определяется содержимым битов ADTS2:0.

Таблица 13. Источпик сигнала для запуска преобразования

Запуск каждого преобразования в режиме одиночного преобразова­ния, а также запуск первого преобразования в режиме непрерывного пре­образования осуществляется установкой в 1 бита ADSC регистра ADCSRA . Запуск преобразования по прерыванию осуществляется при ус­тановке в 1 флага выбранного прерывания. Бит ADSC регистра ADCSRA при этом аппаратно устанавливается в 1, Запуск преобразования в этих ре­жимах также может быть осуществлен установкой бита ADSC регистра ADCSRA в 1.

В режимах одиночного и непрерывного преобразований цикл преобра­зования начинается по первому нарастающему фронту тактового сигнала после установки бита ADSC. Если используется запуск по прерыванию, то цикл преобразования начинается по первому нарастающему фронту так­тового сигнала после установки флага выбранного прерывания. Причем в момент установки этого флага осуществляется сброс предделителя модуля АЦП. Тем самым обеспечивается фиксированная задержка между генера­цией запроса на прерывание и началом цикла преобразования. Обратите внимание, что преобразование запускается при установке соответствую­щего флага, т. е. даже если само прерывание запрещено.

Длительность цикла составляет 13 тактов при использовании несим­метричного входа и 13 либо 14 тактов при использовании дифференциаль­ного входа (разные значения связаны с работой схемы синхронизации); выборка и запоминание входного сигнала осуществляется в течение пер­вых 1.5 и 2.5 тактов соответственно. Через 13 (14) тактов преобразование, бит ADSC аппаратно сбрасывается в 0 (в режиме одиночного преобразования), и результат преобразования сохраняется в регистре дан­ных АЦП. Одновременно устанавливается флаг прерывания ADIF регист­ра ADCSRA и генерируется запрос на прерывание. Как и флаги остальных прерываний, флаг ADIF сбрасывается аппаратно при запуске подпрограм­мы обработки прерывания от АЦП или программно, записью в него лог. 1. Разрешение прерывания осуществляется установкой в 1 бита ADIE регист­ра ADCSRA при установленном флаге 1 регистра SREG.

Если АЦП работает в режиме непрерывного преобразования, то новый цикл начнется сразу же после записи результата. В режиме одиночного преобразования новое преобразование может быть запущено сразу же пос­ле сброса бита ADSC (до сохранения результата текущего преобразова­ния). Однако реально цикл преобразования начнется не ранее чем через один такт после окончания текущего преобразования.

При первом запуске после включения АЦП для выполнения преобра­зования потребуется 25 тактов, т. е. на 12 тактов больше, чем обычно. В те­чение этих 12 тактов выполняется «холостое* преобразование, во время которого производится инициализация АЦП .

Отдельно следует сказать об использовании режима запуска по преры­ванию совместно с дифференциальными каналами. В этом случае АЦП необходимо выключать между преобразованиями, чтобы избежать некор­ректных измерений, связанных с неопределенностью момента сброса предделителя АЦП. В результате выключения и включения АЦП между преобразованиями будут выполняться только «длинные» преобразования, результаты которых всегда будут корректными.

Для формирования тактовой частоты модуля АЦП в нем имеется от­дельный предделитель. Коэффициент деления предделителя и соответ­ственно длительность преобразования определяются состоянием битов ADPS2...ADPS0 регистра ADCSRA.

Наибольшая точность преобразования достигается, если тактовая час­тота модуля АЦП находится в диапазоне 50...200 кГц. Соответственно, ко­эффициент деления предделителя рекомендуется выбирать таким, чтобы тактовая частота модуля АЦП находилась в указанном диапазоне. Если же точности преобразования меньше 10 битов достаточно, можно использо­вать более высокую частоту, увеличивая тем самым частоту выборки.

Таблица 14.Задание коэффициента деления предделителя частоты

Таблица 15.Управление входным мультиплексером

Таблица 16.Выбор источника опорного напряжения