合工大S12X单片机原理7.ppt

单片机原理 Microcontrollers Principles MC9S12单片机原理及嵌入式应用开发技术 * A-D转换模块 8.1 A-D转换模块概述 微控制器处理的是离散量 (数字量) ，而现实中往往是连续量 (模拟量)，如：温度, 压力,湿度以及速度等等； 传感器 将物理量转换为电信号 (电压, 电流)； 需要模拟-数字转换器将电信号转换为数字量以供微控制器处理。 传感器 控制器 执行器 A-D转换模块 8.1 A-D转换模块概述 ADC 工作原理：将输入电压与若干参考电压进行比较，通过比较，获得到输入物理量的数字值。 8位 ADC, 需要多少个比较器? 并行比较器(Flash Converter ADC) 图8-1　逐次比较式A-D转换原理图 AD转换原理 A-D转换模块 8.1 A-D转换模块概述 逐次逼近式转换器转换过程 ( 4位 ) 8位 ADC, 需要多少个时钟周期? 其它ADC模数转换方法： 积分型； ∑-Δ调制型； 电容阵列逐次比较型； AD转换原理 A-D转换模块 8.1 A-D转换模块概述 采样保持：必须进行采样保持以避免输入电压在转换期间发生变化。 转换位数（Bits）：分辨率 = 2-n (8bits = 0.39%) 转换速度（Speed）：由工作时钟频率和转换位数确定 转换范围（Range）:0~5V, 0~10V, -5V~+5V. Etc. 转换通道数（Channels）：Distinguish the channel and converter ＋ － Uin 逐次逼近式转换器（ SA-ADC ） 非常快 比较复杂 SA-ADC在单片机中较为常见 单片机中常见 典型为8-12位 具有多个多路复用的模拟通道 SA-ADC 通道选择寄存器 AD转换参数 A-D转换模块 S12XS系列MCU内置A-D转换模块，模拟输入通道16路，转换位数可选（8位/10位/12位），转换速度较高(10位精度，单次转换时间为7usec )，具有数据对齐方式、单次／连续转换、转换结果比较，转换结束可产生中断，等多种转换方式。 2, 4, 8, 16 Clocks Always 2 Clocks 转换时间计算举例: (假设A/D 时钟为2MHz，10位精度 ) 转换时间 = Initial Sample Time + Programmed Sample Time + Resolution Period = 2 + 2 + 10 = 14 A/D Clocks = 7uSec S12XS系列MCU内置A-D转换模块 8.1 A-D转换模块概述 A-D转换模块 ADC 结果寄存器 参考电压 模拟输入通道 采样保持 8.1 A-D转换模块概述 A-D转换模块 8.2 A-D转换模块寄存器 共27个寄存器 控制寄存器（ATDCTL0~ATDCTL5，6个） 状态寄存器（ATDSTAT0~ATDSTAT1，2个 ） 比较使能寄存器（ATDCMPE， 1个） 比较方式寄存器（ATDCMPHT ， 1个,） 转换输入使能寄存器（ATDDIEN ， 1个） 转换结果寄存器（ATDDR0~ATDDR15，16个） 其中： 8位寄存器为 ATDCTL0~ATDCTL5，ATDSTAT0，其余为16位寄存器。 图8-3　A-D输入使能寄存器 A-D转换模块 8.2 A-D转换模块寄存器 图8-4　A-D控制寄存器0 WRAP[3-0]：Wrap Around Channel Select 0 = Reserved X = 多通道转换模式，1≤x≤15，从ANx回绕到AN0 ，仅在ATDCTL5的MULT=1时有效 图8-5　A-D控制寄存器1 A-D转换模块 8.2 A-D转换模块寄存器 图8-5　A-D控制寄存器1 ETRIGSEL - External Trigger Source Select 外部触发源选择，12XS此位无效； SMP_DIS - Discharge Before Sampling Bit，采样前放电控制位，0=No discharge 1 =discharge 图8-6　A-D控制寄存器2 注：写ATDCTL2会终止当前转换序列 ETRIGE - External Trigger Mode Enable 0 = 禁止外部触发信号 1 = 使能外部触发信号 ASCIE- ATD Sequence Complete Interrupt Enable 0 = 禁止ATD转换序列结束中断 1 = 使能ATD转换序列结束中断 ACMPIE - Internal Clock in Stop Mode Bit 0 = 禁止比较中断