PIC24系列單片機原理與開發(fā)第6章AD轉換器及編程

1、PIC24系列單片機馀理9開發(fā)by Zeng2012-6-9PIC24系列單片機馀理9開發(fā)by Zeng2012-6-9笫6章A/D轉換器及編程6. 1概述P1C24系列單片機內部集成了訶采集多路模擬信號的模數(shù)轉換器，即ADC模塊。PIC24F芯片的ADC為10位，P1C24H的ADC為12位.兩者的匸作原理和編程羞本一樣。本章主耍介紹PIC24F的A/D轉換器，其主耍技術特性如下：逐次遍近型(SAR)A/D轉換，轉換位數(shù)或分辨率為10位，轉換速度最高可達500ksps：垠參可£16路模擬輸入通道.由多路模擬開關切換：冇采樣/保持電路(S/H):具仃外部參易電壓輸入引腳：右口動通道掃

2、描轉換模式；冇多種轉換觸發(fā)源供用戶編程選擇:16個轉換結果緩沖器，4種數(shù)據(jù)存儲格式：町在CPU休眠和空閑模式K匸作。AN15AVddAVssVre“VrefANOAN1AN2AN3AN4AN5AN6AN7AN8AN9AN10AN11AN12AN13AN14圖6-1 10位A/D轉換器框圖圖6-1給出了 10位A/D轉換器的基本原理柜圖。64pin. 80pin和lOOpin的芯片仃16 路模擬輸入通道，引腳的標號為AN0AN15。兩個弓腳VREF+和VRE&用于連接外部 參考電壓可在軟件控制廠 選擇芯片的供電電壓(AVDD/AVSS)或VREF+/VREF引腳上的電壓作為A/D參考電壓

3、.設輸入電爪為Ux,轉換成數(shù)字杲Nx» 10位A/D轉換器的一般表達式如卜:M=1O23* Ux<Vr.-Vr .Vr Vk若選擇AVDD作為參考電壓：Nx=1023* Ux Ux<AVDD AVDD在硬件設il時，應注意輸入通道的電壓值不能人J： A/D的參考電壓.否則會影響其它 通道的轉換。各輸入通道的模擬電爪通過16選1的多路丿|咲（MUX A或MUXB）連接到采樣保持 器（S/H）的輸入端，采樣保持器乂稱為S/H通道或CH0圖中.A/D轉換器的輸入Ux是 采樣保持器的輸dLl> W此在A/D的轉換期間.進彳j通道切換或在兩個MUXZ間切換，均不 會影響A/D

4、轉換。因為只冇一個S/H和一個A/D轉換器，所以不能多個輸入通道同時采樣和轉換，只能 通過多路開關切換.逐個對輸入通道進行采樣和傳換這種多通道顧序釆樣、轉換方式對大 務數(shù)山用沒右問題.但對于嚴格要求參通道同步采樣的某些應用場合，可能會帶來通道間的 相位差（時間差）問題.需要在硬件上或軟件中進行修正.進行A/D轉換的主要步驟可簡單地歸納為：切換輸入通道、采樣保持、啟動A/D轉換， 待A/D轉換完畢后讀取轉換結果。圖62示意了進行-次A/D轉換的基木時序。采樣時間足 S/H接通模擬輸入引腳并且采集到信號所花的時間。為確保S/H電路為A/D轉換提供所 需的粘度，采樣時間應大于等于手冊中的雖小值（75

5、0ns） »PIC2-1系列芯片提供了多種方法來控制采樣和A/D的轉換.采樣和轉換觸發(fā)器源可以從 務種皺件源中選笊 也可以在軟件中用指令進行（即所謂的手動方式）控制。便用口動采樣 和轉換觸發(fā)方式，則無需軟件的干預即可進行連續(xù)不停的轉換。PIC21系列的A/D模塊右®個采樣/轉換結柬時，或附W個通道完成采樣/轉換結束時 產生中斷。同時A/D轉換結果口動存儲在片內的16個字數(shù)據(jù)緩沖器中（ADC1BUF0 ADC1BITF）.該緩沖器被映射到片內的數(shù)據(jù)空間中。10位的轉換結果町以使用4種16位輸 出格式中的任意-種進行存儲。實現(xiàn)上述這些功能，關鍵足要理解A/D模塊的結構，并且需要

6、正確地設置A/D模塊的控 剖寄存器：AD1C0N1 AD1C0M3, AD1PCFG, AD1CHS 和 AD1CSSL。1 ：A/D5FW1 C3 RriHl采樣時間A/D轉換時間i L,S/H連接到輸入通道引 腳進行采樣輸入從CH0斯開.S H保持轉換完成.結果送緩沖寄存器.信號，啟動A/D轉換產生中斷（若允許中斷）圖6-2進行一次A/D轉換的族木時序6. 2控制寄存器和其它外設模塊-樣，A/D模塊的控制寄存器管理著模塊的匸作。模塊佝6個控制寄 存器。AD1C0N1. AD1C0N2和AD1C0X3控制A/D模塊的總體操作這包括：使能模塊、配 置A/D的時鐘M參占電壓源、選擇采樣和轉換觸發(fā)

7、器，次及F動控制采樣/轉換序列AD1CHS 為輸入通道選擇寄存器用于選擇要連接到S/H放大器的輸入通道：AD1PCFG為A/D端口 配置寄存器.用于將I/O引腳配置為模擬倍號輸入：AD1CSSL足輸入扌I描選擇寄存器，用于選擇順序M描通道。單片機W用程序設計中的關鍵匸作z,就是按功能要求止確地配置這些控制寄存器， 止其在程序控制卜進行所期望的A/D轉換對鬥垃用程序設計者仃必要詳細了解乞控制寄存 器的功能。6. 2. 1 控制寄存器1 AD1CON1表61所列為控制寄存器AD1CON1的各位域結構和定義。該寄存器七耍負貴A/D模 塊的開啟/關閉轉換數(shù)據(jù)的格式、A/D轉換的啟動方式和工作狀態(tài)等關鍵

8、參數(shù).衣6-1 : AD1CON1 : A/D拄制寄存器1以位功能定義RV-0U-0R/W0U-0U-0U-UR/W0R/W-0ADON未用ADSIDL未用未川耒用FORM<1:0>bit 15bit 8R/W-0R/W0R/W0U-0U-0RAA/-0 R/W-0. HCS R/C-O.HCSSSRC<2:0>未用未用ASAMSAMPDONEbit 7bit 0其中:U二未用（讀為0） tR=可讀,可寫.-n二上電復位值,HCS=由珂件清0/ 91bit 15ADONA/D模塊運行控制位：1 =對動A/D樓塊0 =停止A/D模塊bit 13ADSIDL空閑（IDLE）

9、模式停止位:1二進入空閑模式時A/D模塊停止工作0 =在空閑模式下A/D模塊繼續(xù)工作bit 9-8FORM<1:O>數(shù)據(jù)輸出恪武選擇11 =帶符號小數(shù)(sddd dddd ddOO 0000) 范曲為 一0.50040.49910 =小數(shù)(dddd dddd ddOO 0000) 范由為0.00 0.99901 =帶符號整數(shù)(ssss sssd dddd dddd) 范圍為 一512+51100 整安(0000 OOdd dddd dddd ) r范圍為 01023bit 7-5SSRC<2:0>門動扎/D轉換源選擇：111 =內部計數(shù)器結束采樣并啟動轉換（"

10、動轉換） 110,101» 100, 011 =保留010= Timer 3PL配時結束采樣“轉換001= INTO引腳產牛冇效電平時，結束采樣并燈動轉換000=沽零SAMP位時結束釆樣并啟動轉換bit 2ASAMA/D采樣自動啟動位：讓在上次轉換完成后立即開始采樣，同時SAMP位fl動置1 0= SAMP位置1時開始采樣bit 1SAMPA/D采樣使能位：1= A D模塊的采樣/保持器（S/H；進行采樣0=丸D模塊的采樣/保持器（S/H；保持采樣結果當ASAM = 0時.向該位打入1將啟動采樣|當SSRC<2:0> = 000時.向該位寫入0將 結束釆樣并啟動轉換bit

11、 0DONEA/D轉換狀態(tài)位：1= A. D轉換（隊列）己完成0= A/D轉換（隊列）未完成在啟動斯的轉換時該位fl動淸狽也可軟件清拿清寒該位不影響止在進行的仃 何操作。其余位未用讀為0復位時，AD0N位（AD1CON1<15>）為"0“ A/D虞塊被禁止。若用八程序未用A/D轉 換，可使用復位的默認狀態(tài)，以降低小片機功耗.若用戶程序需使用A/D轉換.應置ADON 位（AD1CON1<15>）為 T oP1C24系列單片機馀理9開發(fā)by Zeng2012-6.9位ASAM和位SAMP管理看S/H的采樣過程。若ASAM位=“1J則只要A/D轉換完畢就 立即進行采

12、樣(勺SAMP位的設置無關)，同時置SAMP泣為寂1” .這種方式為門動采樣若 ASAM位=©，則為所謂的手動采樣方式。在手動采樣方式匚 置SAMP位為 T - S/H 對輸入的信號采樣：將SAMP位清“0” S/HI析開英輸入信號.保持采樣結果。垃然.這種 方式下用戶只要對SAMP位進行操作，便可靈活地控制采樣與保持。采樣完成后，應啟動A/D轉換。PIC24F提供仃4種啟動A/D轉換的方式，由位域 SSRC<2:0>的賦值確宦。對于自動轉換方式(SSRC2:O>=“111”)，釆樣時間由寄存屢AD1C0X3 中的設置值(131個A/D的時鐘周期Tad)所確定，采樣

13、完畢硬件自動啟動A/D轉換.另 外3種結束采樣且啟動A/D轉換的方式為:定時器Timer3發(fā)生匹配時.INTO引腳產生有 效電平和淸零SAMP位。對于它們的編程將在卜面的應用例程屮給予進一步說明FORM<1:O>位選擇轉換結果的存儲格式(結果緩沖器ADCIBUFx 4*)。例如，設輸入電爪 = 1V,參考電壓為3. 3V,轉換結果的4種存儲格式分別為：無符號整數(shù)格式：N0=1023*l/3. 3=310=0x136帶符號整數(shù)格式：'1=1023*(1-1. 65)/3. 3=-201=3xFF37 補碼表示無符號小數(shù)格式：N2= (1023*1/3. 3)«6=0

14、x lD80常符號小數(shù)格式：N3= (1023*(1-1. 65)/3. 3)«6=OxCDCO 補碼農示由上可見，當選擇用小數(shù)存儲格式時,其結果為相應整數(shù)格式右移6位所得.因小數(shù)格 式的數(shù)據(jù)比冇效位也是10位.故K接使用小數(shù)格式數(shù)抑町能帶來額外的轉換誤差.建議用 戶編程采用無符號整數(shù)格式或帶符號整數(shù)格式.例如初始化為：A/D模塊OFF, FORM: 00-整數(shù)格式,SSRC:1U-采樣nTAD后啟動轉 換,ASAM:O-SAMP位啟動采樣,SAMP:O « A/D控制寄存器1的賦值語句為：AD1C0N1 =0x00E0;6.2.2控制寄存器2 AD1C0N2農62所列為控

15、制寄存器AD1CON2的各位域結構和定義。該寄存器主要是設置A/D 的參考電爪.輸入通道扔描.每次中斷的轉換通道數(shù)等關鍵參數(shù)。?<6-2 : AD1CON2 : A/D控制奇存器2族位功能定義RA/VPR/W0RM/-0U-0U-0RW-0U-0U-0VCFG<2:0>未用未用CSCNA未用未用bit 15bit 8R-0U-0R/W0R/W -0R/W -0RM/-0R/W-0R/W -0BUFS未用SMPI<3:0>BUFMALTSbit 7bit 0其中：U二未用(讀為0兒R=町讀.歸可寫.-n二上電復位值bit 15-13VCFG<2:0>參舌

16、電壓尸置廣Vr+Vr000AVddAVss001外前VREF+引腳AVss010AVdd外部Vref -引腳Oil外前VREF+引腳外SfVREF-引腳lxxAVddAVssbit 10CSCNA打描輸入迭擇位：1=打描輸入：。二不扌1描輸入(掃描是礙自與CHO相連的冬路斤關MUX A的輸入角道)bit 7BUFS緩沖器填充狀念位：1 = A/D lijiJiE在填充ADC1BUF8-ADC1BUFF,此時可讀取ADC1BUF0-ADC1BUF7 中 的數(shù)據(jù)0= A D 半前正在填允ADC1BUF0-ADC1BUF7.此時町讀取ADC1BUF8-ADC1BUFF 中 的數(shù)據(jù)bit 5-2SMP

17、I<3:0>毎次中斷所采樣/轉換的通道數(shù)選擇：1111=金每組序列第16個采樣/轉換序列的轉換完成時產生中*1110=金每組序列第15個采樣/轉換序列的轉換完成時產生屮斷0001=在每組序列第2個采樣/轉換序列的轉換完成時產生中斷0000=在毎個采樣/犧換毋列的轉換完成時產生屮斷bit 1BUFM緩沖器模式選擇位：1=緩沖器配置為兩個8字緩沖器(ADC1BLT0-ADC1BUF7和 ADC1BUF8-ADC1BUFF)0=緩沖器配匱為一個16字緩沖器(ADC1BVF0-ADC1BVFF)bit 0ALTS交件輸入采樣模式選擇位：1 =對于第一次采樣.使川Ml*X A輸入?yún)⒙烽_關設然

18、后対于所創(chuàng)續(xù)采 樣.在MUX B和HVX A輸入多路開關設迓之間交祎0 =始終使用MUX A輸入篡埒開關設置其余位未用讀為0A/D轉換器的參考電JE±VCFG<2:0>位選擇。如果沒仃特殊要求，可選擇AVDD_AVSS < ADlC0N2bits. VCFG=0;或ADlC02bits. VCFG=4;).這樣可省出VREF+和 VREF引腳作 I/O用若使用外部參考電壓，VREF+和VREF都不能是負電壓。乞輸入通道的模擬電爪 也不能是負電壓。CSCNA位(ADlC02<10>)直“1”為掃描輸入方式.在打描輸入方式時，總是使用爹路 開關MUX A來切

19、換模擬輸入通道.并冃通道選擇寄存器AD1CHS屮的通道選擇位 CH0SA<3:0>不起作用,由AD1CSSL寄存器指定的通道進行順序采樣.掃描輸入方式的工 作過程是：對AD1CSSL寄存器屮的為的位所對應的n個模擬通道，從編號小到編號 大的輸入ANx逐一進行采樣、轉換和存儲，育到n個模擬通道的“扔描”完成.若位域 SMPI<3:0>設置的通道數(shù)等丁AD1CSSL寄存器中定義的模擬通道數(shù)n.則每“掃描”轉換- 次這n個通道后產生屮斷.供用門在屮斷服務中讀取這n個轉換結果。顯然，對于多路模擬 信號的采集，用這種方式編程尤為介適.位域SMPI的另一個作用是(與扌寸描輸入方式無

20、關)，J設置值決定了轉換結果隊列的 存儲順序。為敘述方便記結果緩沖器為ADCBUFti,!, 1,15o若SMPI = n>則第1個轉換值”于ADCBUFEO,第i個轉換值存于ADCBUFi-l/ft到第n+1個轉換值存于ADCBUFLn 然后又從ADCBUFO開始存儲周而復始。默認情況F (位ALTS (ADlC0N2<0>= “0”)，A/D轉換器便用多路開關MUX A切換所 選的輸入通道。也可將位ALTS置r” 用于模塊在連續(xù)采樣期間由MUX A和MUX B的設 置進行輪換采樣.6. 2. 3控制寄存器3 AD1C0N3表6-3控制寄存器AD1C0X3備位的功能和定義.

21、該寄存器主要是設置A/D的時鐘源、 時鐘的速率和采樣時間。龍6-3 : AD1CON3 : A/D控制寄存器3兒位功能定義PIC24系列單片機馀理9開發(fā) by Zeng2012-6-9R7W-0U-0U-0R/W£R/W£R/W-0R/W0R/W-0ADRC未用未用SAMC<4:0>bit 15bit 8R/w-0RA/V-0R/W-0R/W-0R/W0R/W0RA/V-0R/W0ADCS<7:0>bit 7bit 0其中：U二未用（讀為0兒R二町阻 V二對寫 -n二上電復位值bit 15ADRCA/D轉換齋的時鐘療選杼位：1 = A/D橫塊的內託R

22、C時鐘0 =單片機的系統(tǒng)時鐘bit 12-8SAMC<4:0>自動采樣時間i殳置位:11111 = 31 Tad00001 = 1 Tad00000 = 0 Tad （不推薦）bit 7-0ADCS <7:0>A/D轉換時鐘選擇位*11111111= 128 Tcy11111110= 127 TcyOOOOOCOl = Tcy00000000 = Tcy/2（Tcylilfi 令時忡的周期）其余位未用讀為0PIC24芯片的A/D轉換器為逐次逼近型（SAR）。id A/D轉換器的時鐘周期為Tad. SAR 完成一次A/D轉換需要12個A/D時鐘周期（12 Tad）. A/

23、D轉換器的時鐘可以是A/D模塊內 的RC振蕩器時鐘（位ADRC=十）,RC時鐘的周期典型值為250ns：也可以選擇由指令時 鐘Fey分頻后獲得（位ADRC="（r ）分頻數(shù)由位域AD3S <7:0>的取值確定.并且要滿足Tad N 75 ns。實際應用中，-般多用拆令時鐘源。下而的式（6-1）和式（6-2）給出Tad 與位域ADCS取值以及指令周期TeyZ間的關系：Tad = Tcy* （ADCS+ 1）/2（6-1）ADCS= （2*TAD/Tcy） -1（6-2）例如役系統(tǒng)時鐘Fosc = 32M,指令周期Tcy = 2/32M=62. 5 ns：取Tad=156 n

24、s,則由 式（62）可算得:ADCS=2*156/62. 5-1 = 3. 992,取 ADCS = 4.置 ADCS 位域的 C30 語句可為：ADlC0N3bits. ADCS=4;位域SAMC<4:0>冬用于白動轉換方式的采樣時間設置。A/D模塊內仃 個5位的采樣時間 定時器，位域SAMC<4:0>就是該定時器的初值在門厲轉換方式（AD1C0N1的SSRC<2:0> = “111”）時無論何種方式心動采樣，也就圧心動了采樣時何定時器，便其對A/D的時鐘 脈沖作減計數(shù)。當采樣時間定時器的值等于零時.采樣/保持器（S/H）停止采樣進入保持， 同時啟動A/D

25、轉換。6. 2. 4 A/D輸入通道選擇寄存器AD1CHS寄存器AD1CHS用J：多路開關MUX A或MUX B選并輸入通道（AN0AX15） lj CH0 （即 采樣/保持器S/H的輸入）的正端接通以及CH0的負端所接通的量（AN1或Vr）。表6-4列 出了輸入通道選擇寄存器AD1CHS的位結構和定義。龍6T ： AD1CHS : A/D輸入通道選擇奮存器并位功能宦義R7W-0U-0U-0U-0R/W£R/W-0R/W -0R/W0CHONB未用未用未用CH0SB<3:0>bit 15bit SR/w-0U-0U-0U-0R/W0RM/-0R/W-0R/W0CHONA未

26、用未用CH0SA<3:0>bit 7bit 0其中:U=未用（讀為0） tR=iiJ瀆.»=可寫.-n =上電復位值bit 15CHONB多珞開關MUX B的旬輸入選樣位:1 = CHO的負輸入（即S川的皿）畀AN1 O=CHO的負輸入為Vrbit 11-8CH0SB<3:0>多胳開關MUXB的通道切換選樣（按通到60的正端v.nn）: 1111 =CHO正夠入為AN151110 = CHO正輸入為AN141101二CHO正輸入為AN130001 =CHO正輸入為AN10000 =CHO正痢入為ANObit 7CHONA多胳片關MUX A的負諭入選擇位：1二C

27、HO的負輸入（即S/H的WL）為AN1 0二CHO的負輸入為Vbit 3-0CH0SA<3:0>多路開關MUXA的通道切換選擇（接通到CHO的正端mn）: 1111 =CHO正諭入為AN151110= CHO正輸入為AN141101二CHO正輸入為AN130001 =CHO正豹入為AN10000 =CHO正輸入為ANO其余位未用讀為0對“掃描輸入”轉換方式（CSCNA位（AD1CON2<10>）為 T ）位域CH0SA<3:0>不起 作用用八只需定義好CH0NA位（一般用復位默認值CHON A =）,通道的選擇由模塊自行切換.無需用戶編程選擇。6. 2. 5

28、 A/D端口配置寄存器AD1PCFGA/D端【配置寄存器AD1PCFG用于將16個與模擬輸入端SI用的I/O引腳定義成模擬 量輸入，或數(shù)字I/O.寄存器的bilO對應ANO、bit 1對應AN1.，依此類推。當引腳的模擬通道ANx對應的AD1PCEG寄存器的PCFGx位被消零時，引腳配置為 模擬彊輸入.對應的端11 RBx的數(shù)字輸入緩沖器被禁此 若讀PORTB寄存器時.對用的 引腳讀為 7：用作模擬輸入的端口引腳還必須將其輸入輸出方向寄存器TRISB対應的位 置“1”，指定為輸入。AD1PCFG寄存器的PCFGx位置“1”時，對應的引腳配置成數(shù)字I/O,其多路開關的 模擬輸入連接到AVSS.

29、AD1PCFG寄存器在器件復位時淸零與RB端I復用A/D輸入 引腳為模擬量輸入。如果與A/D通道ANx對應的I/O引腳的方向配置為數(shù)字輸IB （方向寄存器TRISB的 相W位清零人但引腳配遣為模擬輸入（ADIPCFGvxxO）則轉換的是該輸出I的數(shù)字輸 岀電平（VOH或VOL）。也就足說，對于配置成數(shù)字I/O的通道，亦可進行A/D轉換。 若轉換的通道為數(shù)字輸入則轉換的是引腳AVSS的電爪值：若其為數(shù)字輸出，則轉換的是 該輸出口的電斥值當然這樣做沒冇實際意義.農6-5 : AD1PCFG : A/D輔口趾置寄巨豎*位功能定義RM-0RAA/-0R/W0R/W0R/WOR/W-0R/W0RAA/-

30、0PCFG15PCFG14PCFG13PCFG12PCFG11PCFG10PCFG9| PCFG8bit 15R/w-0FVW-0R/W0R/W-0R/W0fVW-0FVW-0bit 8RA/V-0PCFG7PCFG6PCFG5PCFG4PCFG3PCFG2PCFG1| PCFGObit 7bit 0其中:，肥可瀆,也町寫上電復位值模擬輸入引昉配置位：bit 15-0PCFG<15:0> I =引腳配置尺數(shù)TU/0.相應的多陷JF關輸入埔接AVss0二引腳配直成模擬嵋入6. 2.6 MUX A的掃描通道選擇寄存器AD1CSSL掃描通道選擇寄存器AD1CSSL用于設置模擬輸入通道是否

31、加入扌I描隊列。若位CSSLx (x=015)置“1” 則對應的模擬輸入通道ANx (x=015)加入打描隊列°前面已指明,若控制寄存器AD1C0N2的位CSCNA為“1”，A/D為掃描輸入方式,使用 多路開關MI-XA對擇寄存器AD1CSSL指定的通道進疔順序采樣。采樣的順厚是山編兮小通 道到編號大通道。例如，設ADlCSS = Ob0010011001010010t打描采樣6個通道，順序為： AN1 -AN4->AN6-AN9-AN10AN13但需注意的是,若AD1CSSL寄存器所定義的打描通道數(shù)人于位域SMPI<3:0> (AD1CON2<5:2>

32、)所設査的通道數(shù)(毎次屮斷所采樣/轉換的通道數(shù)). 則不會采樣超過的那部分通道。例如.仍設ADlCSS = Ob0010011001010010.打描采樣6個 通道,若 ADlC0N2bits. SMPI=4,則不會采樣 AN13。AD1CSSL的位只用來指定接通采樣保持器(S/H)的止輸入端(VinH)的模擬通道，采樣 保持器的負輸入端(VinL)仍由選擇位CHONA(AD1CHS<7»的賦值確定。1 = ”序扌描C通道0二不掃描該通道掃描只對多路開關MUXA的輸入通道進行.如果同時將交替輸入采樣模式選擇位ALTS (ADlC0N2<0>)置“1” ,則仍為MUX

33、 A和MUX B Z間交替采樣.這時，將由AD1CSSL寄 存器指宦的-組打描輸入通道和由位域CH0SB<3:0> (AD1CHS<11:8>)指定的某個輸入通道 Z間交替采樣。RA/V£R/W0R/W0R/W0R/WOR/W0R/W0R/W0CSSL15CSSL14CSSL13CSSL12CSSL11CSSL10CSSL9CSSL8bit 15R/w-0R/W-0R/W0R/W -0R/W0R/W0R/W-0bit SR/W -0CSSL7CSSL6CSSL5CSSL4CSSL3CSSL2CSSL1CSSLO農66 : AD1CSSL：扌I描通道選擇寄存器b

34、it 7b it 0其中二可讀.W=可寫.-n =上電復位值 bZ57 |cSSL<15:0>Wd輸入通道朋選擇位:6. 3 A/D結果緩沖器A/D模塊包含一個16字的雙端口 RAM (稱為ADC1BUF),用于存儲A/D的轉換 結果.這16個緩沖器單元稱為ADC1BUFO-ADC1BUFF. A/D結果緩沖器是只讀的每 個單元均映射到數(shù)據(jù)存儲空間,可單獨訪問.P1C24系列單片機馀理9開發(fā) by Zeng2012-6.96.4 A/D模塊的編程般步驟和要點6.4.1 A/D模塊配置的初始化在進行A/D轉換Z前需對模塊進行配置，U卩初始先A/D模塊的族控制寄存器。初始化 工作一般包

35、含以卜內容：1. 選擇參考電爪源，一般町取芯片的模擬電壓引腳AVDD/AVSS。2. 設置A/D的時鐘Tad。一般用指令時鐘源,設置好分頻系數(shù),需滿足Tad N 75 ns .3. 出置模擬通道引腳。將AD1PCFG寄存器中所對應模擬通道的位消“0”，并且RB 口的方向寄存器TRISB相應的位置 T o4. 選擇采樣、轉換觸發(fā)控制方式。5. 若采用扔描輸入方式，需定義好打描通道和n動采樣時間采樣時間應大于等于芯 片的最小值(750ns) o 一般，掃描通道數(shù)n等于SMPI (AD1CON2<5:2>) +1。6. 設世數(shù)據(jù)輸出格式，以及數(shù)據(jù)緩沖器模式(16個數(shù)抑:緩沖器或2組每組8

36、個緩沖器)。7. 打開 A/D 模塊：將位 ADON (AD1CON1<15>)直 “1” .8. 若使用中斷,需設置每次中斷所采集的通道數(shù)、A/D中斷優(yōu)先級和使能A/D中斷。根據(jù)PIC24芯片的手冊提示，當 位ADON (AD1CON1<15>)為時，不要寫SSRC、 ASAM. BUFS SMPI. BUFM和ALTS這些位以及AD1C0N3和AD1CSSL寄«器。否則町能產生 不確定的轉換數(shù)據(jù).因此在初始化AD1C0N1時.可將位ADO送“0” 全部初始化完成后 再將位ADON置“1” o6.4. 2采樣和轉換控制1. 手動采樣、轉換所謂“手動”是指在程

37、序中用軟件氏接操作控制寄存器來啟動采樣/保持器(S/H)對其 輸入端采樣和A/D轉換。從表6 1知.當ASAM位(AD1CO12)為零時，廿將SAMP位 (AD1CON1<1> )置“ 1 ”則啟動S/H采樣。啟動S/H采樣后，根據(jù)位域 SSRC<2:O>(AD1CON1<7:5»的設置可冇如下4種方法結束采樣,S/H進入保持.同時啟動 A/D轉換：(1) SSRC<2:O>=111：當采樣定時器減至0時結束采樣。采樣時間等位域SAMC<4:0>(AD1CON3<12:8>)的值乘以A/D的時鐘周期Tad。(2) SS

38、RC<2:0>=000：消零SAMP位時結束采樣。采樣時間等于SAMP位置“1”到SAMP 位淸“0”的間隔時間.(3) SSRC<2:0> = 010：采樣時間等于SAMP位置“1”到定時器Timer3發(fā)生匹配時結 束采樣。若將SAMP位置“1 ”的同時啟動Timer3,則采樣時間等于Timer3的定時 時間.(4) SSRC<2:0>=001： INTO引腳產牛仃效跳變時結束采樣采樣時間等于SAMP位置到INTO引腳產生有效跳變的間隔時何。中斷控制寄存器2中的INTOEP位 (INTC0N2<0>)定義外部中斷INTO觸發(fā)沿極件：1=卜跳沿中

39、斷> 0 =上升沿中 斷。2. 門動采樣、轉換2；： ASAM位(AD1CON12>) S 1-則A/D轉換雄在轉換完成后芯片fl動將SAMP位 (AD1CON1<1>)就1 啟動S/H采樣。結束采樣(S/H進入保持)1丄同時啟動A/D轉換號上 而的手動采樣、轉換相同.無論是于動還是門動采樣，只要結束采樣，則同時啟動A/D轉換.經(jīng)過12個Tad時鐘脈沖.A/D轉換完成.轉換的數(shù)據(jù)按位域FORM<1:O>(AD1CON1<9:8»定義的格式送結果緩沖 酩 同時標志位DONE(AD1CON1<O>)置“1” 控制寄存器AD1C0N2中

40、的每次中斷的采樣/轉換的通道數(shù)，即位域SMPI<3:0> (AD1CON2<5:2>)的設置值決定了轉換結果隊列的何噸序。/；： SMPI3:0>= "0000”，每 次的轉換結果存于寄存器ADC1BUF0屮。若SMPI<3:0>= u0001M 則第一次轉換結果存于 寄存器ADC1BUF0中，第二次轉換結果存J： ADC1BUF1屮，第三次轉換結果心ADC1BUF0 中，o設SMPI<3:0>=n,第一次轉換結果存于寄存器ADC1BUF0中.第i次轉換結果存 干ADCIBUFiT中,直到第nT次轉換結果存于ADClBUFn中:然

41、后又從頭開始,周而復始.注意，對于參通道的A/D轉換(非打描方式)，在采樣Z前用戶需編程切換通道，例如 改變AD1CHS寄存器屮的位域CH0SA<3:0>的值，便*路開關MUXA接通相應的模擬以；輸入3. 掃描輸入方式采樣.轉換CSCNA位(ADlC0N2<10>)置“1”為掃描輸入方式.所謂“扌I描輸入”方式的功能是， A/D模塊使用多路開關MUXA自動地順序切換輸入通道.進行采樣.轉換和存儲。顯然，對 多通道數(shù)據(jù)采集這種方式的編程簡單.轉換效率高。采用“掃描輸入”方式”需設置好打描 通道選擇寄存器AD1CSSL.采樣時間(位域SAMC (AD1CON3<12:

42、8>)和每次中斷的采樣/ 轉換通道次數(shù)(位域SMPI (AD1CON2<5:2>) > 般取每次中斷的采樣/轉換通道;掃描通道數(shù).即位域SMPI + 1等于AD1CSSL屮為“1”的個數(shù)m這樣.每“掃描” 一次這 r個輸入通道便產生一次中斷，用戶在中斷服務程序屮讀取ADC 1BUF0 - ADC I BUFn-1寄 存器屮這n個轉換結果即可。在掃描方式卜將自動采樣位ASAM (AD1C0門<2>)置“就 進入了 描輸入”方式的采樣和轉換，直到位ASAM清“0”為止 “打描輸入”方式的具 體編程請參見例6 7。6.5 A/D模塊的編程應用實例以卜示例屮未作初始

43、化的寄存器均用其復位值.例6 1：單通道手動采樣，手動轉換。卜面C程序段對A/D模塊初始化：通道AN2/RB2 作為模擬輸入端，參考電壓用AVDD_AVSS不扌訂描輸入，使用多路開關MUXA采用系統(tǒng)時鐘.；刈采樣.動心動轉換。本例和丿二血的例枳均設置了一個whiled)死循環(huán)以便演示 這種方式卜的A/D轉換過程.用戶可根據(jù)實際情況作相應修改例中延時程序Delayusdnt n) 采用行內匯編編丐圖6 3足這種工作模式卜的采樣、轉換工作過程示意圖。Delayus(lO);ADlCONlbits. SAMP=O; while (lADICOXIbits.DONE); ADCValue ADC1BU

44、F0;延時lOus結束采樣、心動轉換等待A/D轉換完轉換結果送變吊ADCValueint ADCValue;int main ( void ) ADlPCFG=OxFFFB;通道AN2作為模擬輸入端ADlCONl=OxOOOO;位ADON=0; SSRC<2: 0>=0:位SAMP=O結束采樣同時啟動A/D轉換位ASAM=O：手動采樣AD1CON2=O;ADlC0N3bits. ADCS=4;參考電爪：AVDD.AVSS>不掃描.使用MUX A.位域SMPI = O /A/D的時鐘周期Tad = 2. 5*Tcy, Tcy是指令時鐘周期AD1CHS= 0x0002; ADlC

45、ONlbits. ADON=1; while (1)/CH0SA<3:0>=2： MUX A 接通 AN2使能A/D模塊循環(huán) ADlCONlbits. SAMP=1;啟動采樣同時使DONE標志淸零(ADlCONlbits. DOXE=O)PIC24系列單片機馀理9開發(fā)by Zeng2012-6.9void Delayus(int n) for(; n!=0; n)asm ( "repeat #10"); asm ( "nop");SAMP1TsanpDO7Fj-Tiutiv TconvADC1BUH)1數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)更新執(zhí)行指令!執(zhí)行指令i執(zhí)行

46、折令執(zhí)行描令1SAMP=1.J.S AMP=O SAMP=1SAMP=OTsampt采樣時間(木例為Delayus(lO)的延時時間八 Tconv, A/D的轉換時間(12個T.g)圖6-3例6-1的A/D轉換工作時宇例62：單通道口動采樣，手動轉換。本例初始億置ASAM位為“1”，其余與例61 相同.在這種匸作模式卜只要A/D轉換一完成就自動立即啟動采樣.采樣標志位SAMP(AD1C0NK1)由硬件置T.轉換完標志DONE(AD1CON1<O>)在啟動A/D轉換時自動清“0” , 用八也可以在讀取轉換結果后用指令請P' o圖6_4示意了這種匸作模式卜的單通道采樣、 轉換工

47、作過程int ADCValue;int main ( void ) ADlPCFG=OxFFFB;通道AN2作為模擬輸入端ADlCONl=0x0004;位ADON=O, SSRC<2:0>=0:位SAMP=O結束采樣同時啟動A/D轉換位ASAM = 1：自動采樣AD1CON2=0;ADlC0N3bits. ADCS=4;參考電壓:AVDD_AVSS不掃描.使用MUX A,位域SMPI = O /A/D的時鐘周期TAD = 2.5*Tcy, Tcy是指令時鐘周期AD1CHS= 0x0002;ADlCONlbits. ADON = 1 while (1) Delayus(lO);/CH

48、0SA<3:0>=2： MUX A 接通 AN2 ；/使能A/D模塊循環(huán)/延時10usADlCONlbits. SAMP = 0;/結束采樣、啟動轉換while (lADICOXIbits.DONE); 等待A/D轉換完 ADCValue= ADC1BUF0;/轉換結果送變量 ADCValueSAMPiTsanipTsanpJTsanpjiDONPccTconvTconv94ADC1BUH)數(shù)據(jù)更新數(shù)撫更新執(zhí)行指令ADON=1執(zhí)行折令 SAMP=O執(zhí)行指令 SAMP=O執(zhí)行折令 SAMP=OTsantp：采樣時間(木例為Delayus(lO)的延時時間)：Tconvt A/D的轉換

49、時間(12個T©)圖6-4例6-2的A/D轉換丁作時序例6 3：巾通道手動啟動采樣一硬件延時N*TADfl動啟動轉換。上述兩例的采樣時間 長短均由指令控制.這種方式只適合一些簡單的W用場合。從編程和轉換效率占 -般更 希望采樣時間可自動控制.PIC24的A/D模塊提供了這種方式o若初始化控制寄存器AD1C0M 的位域SSRC<2:0> = 7,位域SAMC （AD1CON3<12:8> ） =* 則在啟動采樣后,經(jīng)、個Tad時鐘 周期，S/H進入保持同時啟動A/D轉換。本例設N=5, TXD = 2.5*Tcy；若指令時鐘為16MHz- 則采樣時間=5*2.5

50、*O.O625us.約為0.78uso圖6 5示意了這種丁作模式卜的采樣、轉換工作 過程。int ADC'alue;int main ( void ) ADlPCFG=OxFFFB: ADlCONl=OxOOOO; ADlCONlbits. SSRC=7; AD1CON2=0;ADlC0N3bits. ADCS=4; ADlC0N3bits. SAMC=5;/通道AN2作為模擬輸入端位ADON = 0：位ASAM=O：手動采樣/SSRC<2:0>=7: «更件延時N*Tad參考電壓:AVDD.AVSS,不打描，使用MUX A,位域SMPI=0 /A/D的時鐘周期T

51、AD = 2.5*Tcy> Tcy是指令時鐘周期 /N=5ADlCHS=0x0002;/CH0SA<3:0>=2： MUX A 接通 AN2ADlCONlbits. ADON=1; 使能A/D模塊whiled)/循環(huán) Delayus(lO);延時lOusADlCONlbits. SAMP = 1; 啟動采樣 while(!ADlCONlbits. DONE);等待A/D轉換立ADCValue= ADC1BLT0;轉換結果送變量 ADCValueSAMPjTsampL TsanpJIIX )X1 卜TconvTconvADC1BUH)數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)更新執(zhí)行折令執(zhí)fj描令ISAMP

52、二1SAMP=1Tsamp：采樣時間二N*Tad： Tconvz A/D的轉換時何（12個Tw）圖6-5例6-3的A/D轉換工作時宇例6-4：單通道口動采樣一硬件延時N*Tad 自動啟動轉換。這種方式只要啟動采樣后 （置ASAM位為“或使能A/D模塊）.采樣一轉換過程連續(xù)不斷進行，直到ASAM位淸縱0” 為止。本例每隔10ms S AS AM位為 T ,連續(xù)采樣轉換8次申請中斷（位域SMPI=7） 在A/D 的屮斷服務程序中停止自動采樣.并將8個A/D值（ADC1BUF0ADC1BUF7）取平均送變杲 ADCValueoint ADCValue; int main ( void ) ADlPC

53、FG=OxFFFB; ADlCONlbits. SSRC=7; AD1CON2=O;通道AN2作為模擬輸入端/ SSRC<2:0>=7:件延時N拿Tm參考電壓：AVDD_AVSS,不扌T描，使用MUX AADlCON2bits. SMPI=7;ADlCON3bits. ADCS=1;ADlCON3bits. SAMC=5;/毎轉換8次產生屮斷/ A/D的時鐘周期TAo = 2.5*Tcy, Tcy足指令時鐘周期 /N=5ADlCHS=0x0002;SRbits. IPL=3;/CH0SA<3:0>=2： MUX A 接通 AX2/置CPU優(yōu)先級為3IPC3bits. A

54、D1IP=5;IFSObits. AD1IF=O;/逍A/D的優(yōu)先級5清A/D中斷標志IECObits. AD1IE=1; ADlCONlbits. ADON=1; whiled) Delayus(10000);允許A/D中斷/使能A/D模塊/循環(huán)/延時10msADlCONlbits. ASAM=1; / 啟動自動采樣/= ADC1 中斷服務程序=:=void _attribute_(_interrupt_, no_auto_psv) _ADC1 Interrupt (void) int n, *BufPtr;IFSObits. AD1IF=O;清中斷標志ADlCONlbits. ASAM=O

55、;/停止自動采樣BufPtr=&ADClBVFO;/指針指向ADBUF0單元for (n=0, ADCVralue=O;n<8; n+) ADCValue* = *BufPtr; BufPvr+ ; 求8次轉換值的和 ADCValue= ADCValue»3;/求平均值關J： “門動采樣一破件延時N仃動心動轉換”運行方式的進-步分析說明。初看 尼來程序實現(xiàn)了每隔10ms連續(xù)采集8次數(shù)據(jù)的功能，其實不然。在程序的A/D模塊ISR中，雖 然清ASAM位（ADlCONlbits.ASAM = 0）町以停止自動采胳但是并不能立即停止采樣和轉換. 實際上當每一輪（即每10ms.記為第k輪）A/D轉換完第8次數(shù)據(jù)申請中斷的同時也立即啟動了 采樣（自動采樣：A/D轉換完立即開始采樣）。雖然在A/D的ISR屮清了ASAM位.因采樣時間 （。更件延時N叮ad） E1JA/D模塊門己控制.故并不