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第五节: A/D 采集模块

发布者: cpk168 | 发布时间: 2014-5-28 03:29| 查看数: 3288| 评论数: 0|帖子模式

本节讨论A/D 采集模块。 A/D 采集全名为Analog to Digital ConvertorΘ, 即模数转换器。主要用来将模拟信号转换成数字信号。 模拟信号和数字信号的资料在此就不再论述Θ,大家可以上网搜Θ,一搜一大把。你只要知道模拟信号是连续的信号而数字信号是离散的信号就可以啦。在微处理器中只能处理数字量Θ,所以我们必须将模拟信号转换为数字信号才能对其进行运算。

1.      A/D 转换原理

A/D 转换器的内部结构有很多种Θ,在此我只是简单的介绍其中心思想。下图是一个4位的A/D转换器。如图所示Θ,首先得有一个稳定的参考电压用来与输入电压进行比较。通过电阻分压电路将参考电压分成4个等级Θ,然后分别作为输入信号连接到4个电压比较器的正极从而与输入信号进行比较。4个电压比较器的输出即为A/D转换的结果。至于更加详细的电路结构Θ,大家可以上网查Θ,在此我不在深入讨论。如果大家感兴趣Θ,也可以给我留言Θ,大家一起讨论。

1.jpg

2.      Atmega1284P A/D转换模块

Atmega1284P内部有一个10位的A/D转换器。根据A/D模块工作时钟的不同Θ,其一次转换时间范围为:13~260us。可以自己选择参考电压的值, 内置或者外置Θ,1.1V或者2.56V参考电压。有自由运行和单一转换两种运行模式。同时它内置差分放大器Θ,放大增益和输入端口都是可以选择的。

2.1. 寄存器介绍

2.1.1.       ADMUX :ADC多路输入选择寄存器

  该寄存器用来选择使用参考电压以及ADC的输入通道。总共有8位Θ,都可以进行读写操作。如下图所示。

2.jpg

Bit7-6:参考电压选择位

此两位控制了参考电压的选择Θ,总共有4种可选情况。

  

REFS1

  

REFS0

参考电压输入源

0

0

AREF 32脚)管脚输入Θ,关闭内部参考电压

0

1

AVCC30脚)管脚输入Θ,AREF管脚必须外接电容

1

0

内部1.1V参考电压Θ,AREF管脚必须外接电容

1

1

内部2.56V参考电压Θ,AREF管脚必须外接电容

Bit5ADLAR ADC转换结果左调节

该位控制了ADC转换结果的储存形式。由于A/D转换为10位的模块Θ,所以要用两个8位寄存器来存储结果Θ,分别为ADCL ADCH。根据该位的值的不同Θ,有以下两种存储形式。

3.jpg

实际应用的时候要根据自己的方便来设置该位的值。

Bit4-0MUX4-0 ADC输入通道以及增益选择

4位的值决定了选择哪个输入通道Θ,同时是否选择差动放大输入Θ,若果选择差动放大输入Θ,则也可以选择增益的大小。具体如下图所示:

4.jpg

2.1.2.       ADCSRA :ADC控制和状态寄存器A

5.jpg


Bit7ADEN ADC使能

0:禁止ADC模块     1: 允许ADC模块

Bit6ADSC ADC开启转换

1:在单一转换模式下Θ,开启每一次转换;在自由运行模式下Θ,开启首次转换。

对该位写0没有作用。另外Θ,当正在进行转换的时候Θ,对该位进行读操作Θ,其值为1Θ,若转换结束Θ,则该位的值将变为0.

Bit5ADATE ADC自动触发使能

0:禁止     1: 允许

Bit4ADIF ADC中断标志

当一次中断结束之后并且允许AD中断Θ,则该位会被置为1. 当开始运行中断函数之后Θ,该位会被清零。

Bit3ADIE ADC中断使能

0:禁止     1: 允许

Bit2-0ADPS2-0 ADC时钟分频设置

6.jpg

2.1.3.       ADCSRA :ADC控制和状态寄存器B

7.jpg

Bit7-3:保留的

Bit2-0ADTS2-0 ADC自动触发源选择

8.jpg


总结:AD模块对于任意一款单片机来说都是很重要的组成部分。基本上所有的单片机原理相同Θ,不同点在于有些是8位的Θ,有些是10位的或者有些是12位的。位数越大Θ,则分辨率(也即所能识别的最小电压值)越低。本节主要说了说Atmega1284P单片机的AD模块寄存器Θ,如果想要更加详细的材料Θ,可以下载其数据手册。如有不理解或者我写的又不大合适的地方Θ,还望给我留言Θ,多谢!下一节讲AD模块的编程应用。


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