1.2.5. Предоставление прерывания ацп
AЦП по завершению преобразования генерирует прерывание “Завершение аналогово-цифрового преобразования (INT01). Этот вектор прерывания доступен из ячейки 2002H установкой бита AD_MASK (INT_MASK.1). Бит AD_PEND (INT_PEND.1) устанавливается всегда, когда преобразование завершается, даже если прерывание замаскировано. Этот бит сбрасывается когда идет обращение по вектору 2002H или когда регистр захвата очищается.
1.2.6 Чтение результатов преобразования
Регистр AD_RESULT состоит из двух байтов .
Старший байт (03H) содержит восемь старших битов аналогово-цифрового преобразования (AD_HI).
Младший байт (02H) указывает:
- номер канала AЦП, который использовался для преобразования (AD_CHAN_NUM),
- указывает закончилось ли преобразование в настоящее время(AD_STATUS),
- содержит два младших бита аналогово-цифрового преобразования с десятью битами (AD_RESULT0, AD_RESULT1). Бит AD_STATUS (AD_RESULT.3) установлен, когда преобразование еще не закончилось . Установка этого бита может занимать до восьми тактов, так что не опрашивайте этот бит по крайней мере восемь тактов после старта преобразования.
Бит AD_MODE_ST указывает разрядность закончившегося преобразования:
1 - 8-битное преобразование,
0 - 10-битное преобразование.
Регистр AD_RESULT очищается, когда начинается новое преобразование, поэтому перед стартом следующего преобразования следует прочитать оба байта.
1.3. Интерфейс с ацп
Внешняя схема интерфейса с аналоговым входом значительно зависит от прикладной задачи , и может воздействовать на характеристики преобразователя. В проекте внешней схемы должны быть рассмотрены такие факторы как входное сопротивление, номиналы ёмкости конденсатора выборки (Cs) и номиналы последовательных резисторов между входами и конденсаторами выборки (R1).
Идеализированная схема выборки представлена на рис.6.2.
Внешняя входная схема должна обеспечить зарядку конденсатора выборки (Cs) до точного напряжения через последовательный входной резистор (R1), учитывая источник постоянного тока утечки входа (Ili1).
Рис.6.2. Идеализированная схема выборки AЦП
Обычно, Cs »3.0 pF, R1»1 KОм и Ili1»3 мкА (максимум).
Внешние схемы с полным сопротивлением источника (Rsource) 1 KОм или меньше, будут способны поддерживать входное напряжение внутри допустимых пределов с точностью 0.6 LSB (1.0 KОм x 3.0 мкА = 3.0 мВ) при данном источнике постоянного тока утечки входа (Ili1). LSB - наименее значимый бит (Least Significant Bit).
Полное сопротивление источника более чем 2 KОм может привести к внешней ошибке по крайней мере одного LSB, благодаря падению напряжения из-за тока утечки 3мкА.
Обычно, ток утечки Ili1 - значительно меньше, чем максимальное значение, указываемое в спецификации на микроконтроллер. Поэтому, при незначительном увеличении сопротивления источника, ошибка в наименее значимом бите может и не произойти. Однако, применение источника с большим полным сопротивлением может привести к тому, что внутренний конденсатор выборки будет заряжаться не полностью.
Эта ошибка может быть вычислена, используя следующую
формулу.
Где: Tsam = Время выборки в микросекундах
R = Rsource + R1, в Омах
C = Cs, в мкФ
Действие этой ошибки может быть минимизировано, подсоединением внешнего конденсатора (Cext) между входным контактом аналогового канала (ACHx) и землей ANGND. Внешний сигнал будет заряжать Cext до исходного напряжения.
Когда будет происходить выборка канала, часть заряда, сохраненного на Cext будет перемещаться на внутренний
конденсатор выборки .
Отношение Cs к Cext вызывает потерю в точности. Если Cext 0.005 мкФ или больше, максимальная ошибка будет -0.6 LSB.(Cs=0.003мкФ / Cext=0.005 мкФ = 0.6)
Размещение внешнего конденсатора на каждом аналоговом входе будет также уменьшать чувствительность к шуму, поскольку конденсатор, в комбинации с последовательным резистором во внешней схеме, будут формировать фильтр низких частот (рис.6.3). Практически, каждый аналоговый вход также должен содержать маленький добавочный резистор до внешнего конденсатора. Величина внешнего конденсатора определяется практически, в зависимости от частоты преобразуемых сигналов. Это обеспечивает реализацию фильтра низкой частоты на входе, в то время как резистор будет ограничивать также входной ток.
Рис.6.3. Предлагаемая схема входа АЦП
Предложенная схема входа AЦП, обеспечивает ограниченную защиту от перенапряжения на аналоговом входе.
Предположим, входное напряжение уменьшилось значительно ниже земли, диод D2 откроется примерно при напряжении 0.8В.
Контакт имеет максимально допустимое значение минимального напряжения 0.5 В; это оставляет примерно 0.3В на резисторе 270 Ом, или ток - приблизительно 1 mA.
Примечание: Запуск любого аналогового входа, при напряжении на нем вне диапазона ANGND или VREF больше чем на 0.5 В, активизирует входные устройства защиты. Они направляют ток во внутреннюю опорную схему и при этом ухудшается точность аналогово-цифрового преобразования на всех каналах.
Полностью проанализируйте применимость схемы, показанной на рис.6.3 перед применением её в фактической прикладной задаче.