2.2 Операции с ацп

Базовые операции.

Для начала преобразования следует выбрать один из восьми каналов АЦП с помощью регистра ADS.

Затем установить бит ACDE и выдержать паузу более 14 мкс.

Для старта преобразования поданного сигнала установить бит ACDS.

Напряжение с выбранного канала начинает поступать на схему выборки/хранения.

Когда осуществление выборки было сделано в течение некоторого времени, схема выборки/хранения сохраняет своё состояние, пока операция не закончилась. Бит 9 регистра последовательного приближения устанавливается. Напряжение на резистивной матрице устанавливается на ½ напряжения смещения селектором сигнала.

Разница в напряжении аналогового входа и напряжением на селекторе резистивной матрицы сравнивается компаратором напряжения.

Если напряжение, полученное с аналогового входа превышает ½ AVREF, то старший бит регистра последовательного приближения устанавливается, если не превышает, то бит принимается нулевым. Затем, 8-ой бит регистра последовательного приближения автоматически устанавливается и продолжается операция последующего сравнения. Далее сигнал напряжения на резистивной матрице устанавливается согласно следующему условию: если бит 9 регистра последовательного приближения равен 1, то выбирается напряжение ¾ AVREf , иначе выбирается ¼ AVREF .

Сигнал напряжения и аналоговое входное напряжение сравниваются и бит 8 регистра последовательного приближения выбирается следующим образом: если напряжение аналогового входа больше напряжения на селекторе напряжения резистивной матрицы, то бит 8 устанавливается, иначе принимается равным 0. Операции сравнения продолжаются, пока не будет достигнут нулевой бит.

По завершению операции сравнения 10 бит, значение из регистра последовательного приближения передаётся в регистр ADCR и запирается в нём. В это время генерируется запрос на прерывание INTAD. При этом значение из регистра ADCR можно считать и приступить к преобразованию следующего аналогового значения.

Временная диаграмма, поясняющая ход преобразования приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 –Временная диаграмма.

Операция преобразования продолжается непрерывно, пока не будет сброшен бит 7 (ADCS) регистра ADM программным путём.

Входное напряжение и результаты преобразования.

Связь между входным аналоговым напряжением, поданным на один из аналоговых входов, и теоретическим результатом преобразования (результат сохраняется в регистре ADCR) выражается следующим образом:

(1)

(2)

или

(3)

где:

INT() – функция, возвращающая целую часть от выражения в скобках

- входное аналоговое напряжение

- напряжение на выводе

ADCR – регистр результата преобразования

SAR – значение в регистре последовательного приближения

Вследствие того, что младшие 6 бит регистра ADCR сброшены и значащими являются только старшие 10 бит 16-разрядного регистра, содержимое регистра ADCR будет рассчитываться по формуле (2), что эквивалентно сдвигу числа на 6 бит влево.

Значения, подсчитанные по формулам (1) и (2) также можно представить графически (см. рисунок 8)

Рисунок 8 – Зависимость между аналоговым входным напряжением и результатом преобразования.

На рисунке 8 приведена зависимость между входным аналоговым напряжением и цифровым эквивалентом. По оси абсцисс отложено отношение входного напряжения к опорному. По оси ординат цифровой эквивалент.

Аналого-цифровое преобразование.

Операция аналогово-цифрового преобразования начинается при условии, если установлен бит 7 (ADCS) регистра управления режимом АЦП (ADM) и сброшен бит 7 (PFEN) регистра управления порогом (PFM). Преобразуемое напряжение должно подводиться к одному из аналоговых входов , выбираемым регистром ADS.

По завершении операции аналого - цифрового преобразования, результат сохраняется в регистр ADCR и вырабатывается запрос на прерывание INTAD. По завершении одного преобразования, следующее преобразование начинается немедленно. Преобразование будет продолжаться, пока в регистр ADS не будут записаны новые данные. Т.е. при выбранном одном входном канале, преобразование осуществляется непрерывно, с сохранением результатов в регистр ADCR.

Если данные в одном из регистров ADM, ADC, PFM, PFT изменятся, то текущее преобразование закончится и процесс начнётся по новой.

Если во время преобразования сбросить бит 7 (ADCS) регистра ADM, преобразование немедленно прекратится, и результат преобразования будет неопределён (см. рисунок 9).

Рисунок 9 – Изменение управляющих битов во время преобразования.

Режим обнаружения порогового напряжения (бит PFEN установлен).

Операция обнаружения порога напряжения начинается, если установлен бит 7 (ADCS) регистра управления режимом АЦП (ADM) и установлен бит 7 (PFEN) регистра управления порогом (PFM). По завершении операции преобразования аналогового напряжения, приложенного к одному из аналоговых входов, результат операции сохраняется в регистре результата ADCR. Значение регистра ADCR сравнивается со значением, записанным в регистре порога сравнения PFT. В соответствии с настройкой бита 6 (PFCM) регистра PFM (см. таблицу 3), вырабатывается сигнал запроса на прерывание INTAD. При таком использовании АЦП не требуется программных ресурсов для контроля значения регистра ADCR.

На рисунке 10 приведены временные диаграммы, поясняющие работу порогового устройства. В данном случае пороговое устройство настроено на возникновение запроса прерывания при условии ADCRH  PFT.

Рисунок 10 – Временная диаграмма, поясняющая работу порогового устройства.