AVR事无巨细系列十,片内ADC

事无巨细，AVR学习系列 BBS.CEAPRK.COM 发布 作者：LOSINGAMONG ADC上阵 E-mail:Losingamong@qq.com 事无巨细，ADC上阵 元器件明天就应该补齐了，到时候板上剩下的大部分资源就可以启用了，活活。今天还 是要挖掘挖掘可用的资源吧。 今天来讲讲 AVR单片机的片内 ADC的使用方法。比较简单，希望很快完成。 先看看什么是 ADC： ADC，英文全称为 Analog Digital Converter，即模拟数字转换器，可以将连续的模 拟量通过取样转换成离散的数字量。 那什么是模拟量呢：在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量，比如温度， 电压，电流，气压，它们都是连续变化的，在波形上都是一条平滑的曲线。 所以对 ADC 通俗的理解则是：用数字来达模拟量的大小。 ADC 现在已经被大量应用于日常生活中了，常见的数字式电子产品诸如 MP3，数 码相机，高清电视，还有你看这篇文章时正在使用的个人电脑，都不可能摆脱的了 ADC 的身影。各位对 ADC 的理解，ADC 之于行业的意义，相信会在生产生活中逐渐得到全 面的体会的。 AVR 单片机，相比于 8 位单片机市场的老大——51 单片机来说，内部集成了 10 位精度的 ADC，不得不说这是一个巨大的优势。首先 ADC 是模拟器件，容易受到干扰， 集成在片内，干扰问题得到了很好的解决。其次，节省了外围电路，也大大降低了成 本,电路也因此变得简易，要知道一片低级的 ADC 就差不多顶一片 51 或者 AT MEGA16 了。况且 10 位的精度，足够应付大部分要求不高的工作场合了。 现在我说说 ADC 转换器的一些关键参数： 参考电压，关于参考电压，要记住以下几点点： 1、提供 ADC 转换的分辨率，具体见转换精度的说明。 2、参考电压直接影响 ADC 的转换精度，所以要十分准确。 3、输入电压大于参考电压的规定值，转换量程仍为参考电压最大值，但是应该 尽量避免这种情况，否则会产生未知的危险，甚至烧毁单片机。 4、参考电压（有的 ADC 芯片是参考电压的数倍）代表 ADC 输入电压的最大值。 转换精度：也称最小分辨率，精度是指 ADC 将模拟量转换之后的最小变化量。比 如 10 位精度 ADC，参考电压为 5V，转换结果位 10 位二进制数。它的转换精度则为 5/(2 Bb s . Ce p a r k. co m 事无巨细，AVR学习系列 BBS.CEAPRK.COM 发布 作者：LOSINGAMONG ADC上阵 E-mail:Losingamong@qq.com 的 10 次方）=4.88mv。表示转换后数字量每±1，则表示模拟量有±4.88mv 的变化。 转换时间：衡量 ADC 性能的一个重要指标，即 ADC 完成一次转换所需要的时间， ADC 的工作时钟频率越高，转换越快。（当然高速的 AD 价格可以是很贵的） AVR 片内的 AD，可通过设置分别使用不同的参考电压，转换方式，时钟频率以及 单路或差分输入通道，可以将差分信号放大。应该说功能还是比较全面的。 注：差分信号，即两个有一定差值的信号，将差分信号放大即是将此差值进行放 大。 现在可以看看 AVR 单片机的各个寄存器的关键位，我们就是通过操作这些寄存器 来设置 AVR 片内 AD 的工作方式的： ADMUX 寄存器： REFS1、REFS0：ADC 参考电压选择位； ADLAR：ADC 转换结果对齐选择位； MUX4~MUX0：输入通道选择位，包括差分信号的输入。 ADCSRA 寄存器： ADEN：ADC 转换使能位，该位置“1”时，ADC 可以启用。 ADSC：ADC 转换开始位,该位置“1”时，转换启动。 ADATE：ADC 自带转换触发允许，即该位置“1”时，ADC 在设定工作方式下连续 转换,而不是单次转换。 ADIE：ADC 中断允许为，ADC 一次转换完成后，将该位置“1”，在全局中断允许 的前提下，可触发 ADC 中断。 ADCL 和 ADCH 寄存器：存放 ADC 转换结果。 SFIOR 寄存器： ADTS2、ADTS1、ADTS0：设置 ADC 连续转换的方式。 以上各寄存器详细功能请查看 AVR 官方数据手册，有详细说明。 我的设置方案为：使用内部 2.56V 参考电压，转换结果左对齐，输入通道 PA0， 连续自由转换（即转换完一次接着马上进行下一次转换），使能 ADC 中断。（其实很简 单，就 5 个要设置的地方）设置完以后启动 ADC（写 ADSC 位为“1”），ADC 就开始工 作了。 来看论坛的片内 ADC 的外围电路设计： Bb s . Ce p a r k. co m 事无巨细，AVR学习系列 BBS.CEAPRK.COM 发布 作者：LOSINGAMONG ADC上阵 E-mail:Losingamong@qq.com 异常简单的一个电路，只有一个 10K电位器提供输入电压，接在输入通道 PA0上， 滑动 PA0可得到不同的输入电压从而得到不同的显示效果，验证我们的程序正确与否。 下面是源程序，功能为将采样到的模拟电压转换为数字量并在数码管显示，其中 数码管显示的各个函数功能在《事无巨细，数码管闪亮》一文有详解，在此节省篇幅， 不做重复说明： #include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /*数码管显示数据与位置数组*/ unsigned char const LedData[]= {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x7f}; unsigned char const LedPos[]= {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; /*全局变量定义*/ Bb s . Ce p a r k. co m 事无巨细，AVR学习系列 BBS.CEAPRK.COM 发布 作者：LOSINGAMONG ADC上阵 E-mail:Losingamong@qq.com uchar bai,shi,ge; /*函数声明*/ void HC595shift(void); void HC595store(void); void display(uchar pos,uchar dat); void HC595send(uchar x); void init(void); void readbyte(void); int main(void) { init(); while(1); //等待中断产生，即转换结束 } void init(void) { DDRA=0x00; PORTA=0x00; //PA0 设置为输入口，内部上拉失效，高阻态 DDRB=0xff; PORTB=0x00; //PB 口设置输出方向，输出低电平 ADMUX=0xe0; //内部参考电源 2.56V，输出数据左对齐，PA0 输入通 道 SFIOR=0; //自由连续转换 /*使能 ADC，开始转换，允许自动转换，允许 ADC 中断，128 分频*/ ADCSRA=0xef; sei(); //允许全局中断 } Bb s . Ce p a r k. co m 事无巨细，AVR学习系列 BBS.CEAPRK.COM 发布 作者：LOSINGAMONG ADC上阵 E-mail:Losingamong@qq.com ISR(ADC_vect ) //ADC 转换函数 { readbyte(); //读取转换结果 display(0,16); /*显示转换结果，小数点*/ display(0,bai); /*显示转换结果，最高位*/ display(1,shi); /*显示转换结果，次高位*/ display(2,ge); /*显示转换结果，最低位*/ } void readbyte(void) //读取转换字节函数 { uchar byte; byte=ADCH; bai=byte/100; shi=byte%100/10; ge=byte%10; } /*以下为一系列数码管显示函数*/ void HC595send(uchar x) { uchar n,temp; for(n=0;n<8;n++) { temp=x&0x80; if(temp!=0) { PORTB|=(1<