第十章AD轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用

第十章AD轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用2007、6、12AD轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用被測參數(shù)，如溫度、流量、壓力、液位、速度等都是連續(xù)變化的量－模擬量單片機只能處理數(shù)字量把輸入的連續(xù)變化的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量－ADCAVRATmega16內(nèi)置10bitADC模擬量輸入通道構(gòu)成主要組成：

信號處理裝置、采樣單元、采樣保持器、數(shù)據(jù)放大器、A／D轉(zhuǎn)換器控制電路。任務(wù)：完成模擬量的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計算機。

1、信號處理裝置組成：標(biāo)度變換器、濾波電路、線性化處理及電參量間的轉(zhuǎn)換電路等?！飿?biāo)度變換器：作用：把經(jīng)由各種傳感器所得到的不同種類和不同電平的被測模擬信號變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號?！餅V波電路：作用：濾掉或消除干擾信號，保留或增強有用信號?！锞€性化處理：有些電信號轉(zhuǎn)換后與被測參量呈現(xiàn)非線性。所以必須對信號進行線性化處理，使它接近線性化。

★電參量間的轉(zhuǎn)換電路：

主要進行電信號之間的轉(zhuǎn)換。

2、多路開關(guān)單元

作用：把各路模擬量分時接到A／D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)CPU對各路模擬量分時采樣。

組成：開關(guān)矩陣及邏輯控制電路。開關(guān)矩陣——模擬開關(guān)的組合邏輯控制電路——在軟件或通道控制電路的控制下，以一定速度，按順序輸入被測模擬信號。CD405l組成：邏輯電平轉(zhuǎn)換、二進制譯碼器及8個開關(guān)電路。主要特性：直流供電電源：VDD＝+5V～+15V，數(shù)字信號電位變化范圍：3～15V輸入電壓：UIN＝0～VDD，模擬信號峰峰值：15V3、采樣保持采樣保持電路：對變化的模擬信號快速采樣，并在轉(zhuǎn)換過程中保持模擬信號。兩個工作狀態(tài)：

★

采樣狀態(tài)

★

保持狀態(tài)采樣保持集成芯片LFl98主要特性：供電電源：±5V～±18V；信號獲取時間：<10／as；可以和TTL、PMOS、CMOS邏輯輸入兼容；典型保持電容：1000pF、0.01μF。4、數(shù)據(jù)放大器——把傳感器的信號從毫伏電平按比例放大到典型的A／D轉(zhuǎn)換器輸入電平。5、A／D轉(zhuǎn)換器——把通道輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過I/O接口電路送入CPU。f(t)Kf*(t)T6.采樣與量化采樣過程：用采樣開關(guān)將模擬信號按一定時間間隔抽樣成離散模擬信號的過程。香農(nóng)(Shannon)定理：如果隨時間變化的模擬信號的最高頻率為ωmax，只要按照采樣頻率ωS≥2ωmax進行采樣，那么取出的樣品系列(f1*(t)，f2*(t)，…)就足以代表(或恢復(fù))f(t)。7．量化過程是用一組數(shù)碼(如二進制碼)來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

fmax：轉(zhuǎn)換信號的最大值；fmin：轉(zhuǎn)換信號的最小值；i：轉(zhuǎn)換后二進制數(shù)的位數(shù)。

量化單位為：AVR單片機內(nèi)置ADC綜述AVRATmega16內(nèi)置10位ADC，其輸出數(shù)字量在0x00~0x3FF之間。0x00對應(yīng)允許輸入的最低電壓，0x3FF對應(yīng)允許輸入的最高電壓，即參考電壓。ATmega16最多允許8路模擬量輸入，模擬量范圍為0V~Vref，Vref可以根據(jù)需要進行選擇AVR單片機內(nèi)置ADC綜述AVR單片機內(nèi)置ADC特點?10位精度?0.5LSB的非線性度?±2LSB的絕對精度?65-260μs的轉(zhuǎn)換時間?最高分辨率時采樣率高達15kSPS?8路復(fù)用的單端輸入通道?7路差分輸入通道?2路可選增益為10x與200x的差分輸入通道?可選的左對齊ADC讀數(shù)?0-VCC的ADC輸入電壓范圍?可選的2.56VADC參考電壓?連續(xù)轉(zhuǎn)換或單次轉(zhuǎn)換模式?通過自動觸發(fā)中斷源啟動ADC轉(zhuǎn)換?ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷?基于睡眠模式的噪聲抑制器內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADMUX－ADC多路選擇寄存器內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADMUX－ADC多路選擇寄存器ADLAR:ADC

轉(zhuǎn)換結(jié)果左對齊內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADMUX－ADC多路選擇寄存器內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADMUX－ADC多路選擇寄存器內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADMUX－ADC多路選擇寄存器內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADMUX－ADC多路選擇寄存器內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADCSRA－ADC控制和狀態(tài)寄存器AADEN:ADC使能ADSC:ADC開始轉(zhuǎn)換ADATE:ADC自動觸發(fā)使能ADIF:ADC中斷標(biāo)志ADIE:ADC中斷使能內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADCSRA－ADC控制和狀態(tài)寄存器A內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器ADCH/ADCL－ADC數(shù)據(jù)寄存器右對齊ADLAR=0左對齊ADLAR=1內(nèi)置ADC相關(guān)寄存器特殊功能IO寄存器－SFIORADTS2:0:ADC

自動觸發(fā)源ADC轉(zhuǎn)換過程選擇參考電壓源通過設(shè)置ADMUX中的REFS[1:0]位選擇轉(zhuǎn)換時鐘通過設(shè)置ADCSRA中的ADPS[2:0]ADC轉(zhuǎn)換過程選擇模擬通道設(shè)置ADMUX中的[MUX4:0]設(shè)置ADCSRA中的ADLAR對齊模式若需要中斷響應(yīng)，設(shè)置ADCSRA中的ADIE若需自動轉(zhuǎn)換，設(shè)置ADATE并設(shè)置自動轉(zhuǎn)換觸發(fā)源SFIOR設(shè)置ACSR=0x80，禁止模擬比較器工作設(shè)置ADEN，使能ADCADC轉(zhuǎn)換過程等待足夠長的采樣時間置位ADSC，啟動一次轉(zhuǎn)換過程查詢AD轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志ADIF，一次轉(zhuǎn)換過程結(jié)束時，ADSC會自動清零，ADIF置位。如果允許中斷，響應(yīng)AD