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(cè)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(jī)只能處理數(shù)字量把輸入的連續(xù)變化的模擬電壓信號(hào)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(hào)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(jì)算機(jī)。

1、信號(hào)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。★標(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(cè)模擬信號(hào)變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)?！餅V波電路：作用：濾掉或消除干擾信號(hào)，保留或增強(qiáng)有用信號(hào)。★線性化處理：有些電信號(hào)轉(zhuǎn)換后與被測(cè)參量呈現(xiàn)非線性。所以必須對(duì)信號(hào)進(jìn)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(jìn)行電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。

2、多路開(kāi)關(guān)單元

作用：把各路模擬量分時(shí)接到A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)各路模擬量分時(shí)采樣。

組成：開(kāi)關(guān)矩陣及邏輯控制電路。開(kāi)關(guān)矩陣——模擬開(kāi)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(cè)模擬信號(hào)。CD405l組成：邏輯電平轉(zhuǎn)換、二進(jìn)制譯碼器及8個(gè)開(kāi)關(guān)電路。主要特性：直流供電電源：VDD＝+5V～+15V，數(shù)字信號(hào)電位變化范圍：3～15V輸入電壓：UIN＝0～VDD，模擬信號(hào)峰峰值：15V3、采樣保持采樣保持電路：對(duì)變化的模擬信號(hào)快速采樣，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持模擬信號(hào)。兩個(gè)工作狀態(tài)：

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采樣狀態(tài)

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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(hào)獲取時(shí)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(hào)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(guò)I/O接口電路送入CPU。f(t)Kf*(t)T6.采樣與量化采樣過(guò)程：用采樣開(kāi)關(guān)將模擬信號(hào)按一定時(shí)間間隔抽樣成離散模擬信號(hào)的過(guò)程。香農(nóng)(Shannon)定理：如果隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)的最高頻率為ωmax，只要按照采樣頻率ωS≥2ωmax進(jìn)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(guò)程是用一組數(shù)碼(如二進(jìn)制碼)來(lái)逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

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

量化單位為：AVR單片機(jī)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(duì)應(yīng)允許輸入的最低電壓，0x3FF對(duì)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(jìn)行選擇AVR單片機(jī)內(nèi)置ADC綜述AVR單片機(jī)內(nèi)置ADC特點(diǎn)?10位精度?0.5LSB的非線性度?±2LSB的絕對(duì)精度?65-260μs的轉(zhuǎn)換時(shí)間?最高分辨率時(shí)采樣率高達(dá)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(duì)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(guò)自動(dòng)觸發(fā)中斷源啟動(dòng)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(duì)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(kāi)始轉(zhuǎn)換ADATE:ADC自動(dòng)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(duì)齊ADLAR=0左對(duì)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(dòng)觸發(fā)源ADC轉(zhuǎn)換過(guò)程選擇參考電壓源通過(guò)設(shè)置ADMUX中的REFS[1:0]位選擇轉(zhuǎn)換時(shí)鐘通過(guò)設(shè)置ADCSRA中的ADPS[2:0]ADC轉(zhuǎn)換過(guò)程選擇模擬通道設(shè)置ADMUX中的[MUX4:0]設(shè)置ADCSRA中的ADLAR對(duì)齊模式若需要中斷響應(yīng)，設(shè)置ADCSRA中的ADIE若需自動(dòng)轉(zhuǎn)換，設(shè)置ADATE并設(shè)置自動(dòng)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(guò)程等待足夠長(zhǎng)的采樣時(shí)間置位ADSC，啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換過(guò)程查詢AD轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志ADIF，一次轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束時(shí)，ADSC會(huì)自動(dòng)清零，ADIF置位。如果允許中斷，響應(yīng)AD