PIC单片机原理、开发方法及实践-何乐生-8第八章 模拟数字转换模块.pptVIP

ADC模块的工作过程 * 在采样时间内，采样开关SS闭合，被选中的模拟输入通道AINX上的模拟电压VAIN就通过模拟信号源内阻RS，单片机内部走线电阻RIC和采样开关等效电阻RSS给保持电阻CHOLD充电。 采样时间结束后，采样开关SS断开，ADC模块开始在转换时间内对CHOLD上所保持的电压进行逐次逼近式的A/D转换。 ADC模块的工作过程 * 我们知道RS、RIC、RSS以及CHOLD构成了一个RC系统，RC系统具有缓慢跟踪输入的功能。 电容充电时间Tc必须满足的条件： ADC模块的工作过程 * 输入信号源内阻的限制 为了保证它在信号源内阻RS上的压降不影响ADC模块的转换精度，同样要求这个压降低于ADC模块的量化误差。由于ILK是一个包含正值和负值的范围，为了保证在ILK的整个可能范围内变化时小于ADC模块的量化误差，可以得到如下公式： 解这个不等式得到RS应该小于2.5KΩ。 ADC模块的工作过程 * A/D转换时钟的选择 可以通过对ADCS1～ADCS0的设置来选择主振荡器频率fosc的2、8和32分频作为ADC模块的时钟信号，也可以使用ADC模块自带的独立RC振荡器作为ADC模块的时钟源。 不论选择何种时钟源都应该保证TAD不小于1.6us，如果低于这个时间限制，ADC模块将无法正常工作。 虽然要求TAD必须大于1.6us，但并不意味着TAD越大越好。原因是保持电容CHOLD并非理想电容，它在A/D转换过程中可能会产生发生漏电现象。 ADC模块的工作过程 * A/D转换过程和转换时钟的对应关系 一次完整的A/D转换需要11～12个时钟周期加上采样时间TACQ。综合上面得到的ACQ的范围，可以计算得到PIC16F877A的ADC模块的最短转换时间在30us左右。 参考电压的选择 * 参考电压VREF正比于ADC模块所能描述的最小单位电压Δ和转换的数字结果C。在需要高分辨率的应用中需要选择较小的参考电压，在需要大量程的应用中则要选择较大的参考电压。 在低成本的应用中，经常将单片机的电源VDD作为A/D转换的参考电压。 使用外接的参考电压，可以将参考电压和电源分开来，有利于降低参考电压上的干扰，可以提高系统的信噪比和抗干扰能力。 参考电压的选择 * 在使用外接参考电压时应该注意以下几个限制： VREF+的最高值为VDD+0.3V，最低值为VDD-2.5V； VREF-的最高值为VREF+-2V，最低值为VSS-0.3V； VREF+和VREF-的差的最小值为2.0V，最大不能超过VDD+0.3V ADC模块的使用方法和编程技术 * 使用步骤方法 * 对输入信号进行调整。 通过模拟低通滤波器，将输入信号的带宽限制在ADC模块允许的范围内； 将输入模拟信号的幅度调整到一定范围内，根据信号幅度范围和精度要求选择参考电源和大小； 将输入信号的内阻降低到2.5kΩ以下。 * 设置ADC模块。 通过TRISA及TRISE将计划用作模拟输入的引脚设置为输入引脚； 设置控制寄存器ADCON1，包括：将计划用作模拟输入的引脚配置为模拟输入通道，选择基准电压接入方式，设置转换结果存放方式； 设置控制寄存器ADCON0，包括：根据单片机工作频率选择合适的ADC模块时钟信号，选择首先要进行转换的模拟输入通道，使能ADC模块。 * 如果使用定时器配合控制采样率，则需要配置定时器。 设置定时器时钟源为内部系统时钟； 根据采样率计算两次采样之间的间隔，并进而设置定时器的初值和预分频器的分频比。 如果需要使用A/D转换完成中断，配置中断使能位。 清零ADC模块中断标识ADIF； 置位ADC模块中断使能位ADIE； 置位外设模块中断使能位PEIE； 置位全局中断使能位。 * 等待由信号源内阻计算得到的采样时间。 6、将控制位GO/DONE置位，启动A/D转换。 7、如果下次采样的模拟输入通道不同于当前这次采样的输入通道，则需要在这里切换模拟输入通道 8、等待A/D转换完成。可以采用以下两种方法判断是否完成。 如果没有使用A/D转换完成中断：软件查询GO/DONE是否被清零，也可以查询中断标志位ADIF是否被置位； 如果使用了ADC模块中断：可以执行其它程序，同时等待A/D转换完成中断。 * 9、读取A/D转换结果寄存器ADRESH和ADRESL。 10、如果使能了A/D转换完成中断，则需要对ADIF进行手动清零。 11、如果使用了定时器，则在此处等待定时器溢出标志或定时中断发生，然后重新设置定时器初值。返回第6步再次进行A/D转换。如果采用软件延时控制采样率则在此处进行适当的软件延时后返回第6步再次进行A/D转换。 思考题 * 常见A/D转换器的种类有哪些，PIC单片机内的ADC模块属于哪一类，是多少位的，其特点是什么？ 只有一个A/D转换器（