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模拟量的输入及处理
第章模拟量输入及处理 本章内容 ATmega16中A/D的使用 模拟信号的处理 综合应用举例 ATmega16中A/D的使用 A/D转换的作用 A/D转换的基本概念 ATmega16中A/D简介 A/D转换的控制寄存器 A/D的基本使用举例 §7.1.1 A/D转换的作用 模拟量:指信号是连续变化的量。如电压信号、温度信号、油的压力信号等。 数字量:由二进制数表示的量。计算机只能处理数字量。 计算机只能处理数字量,所以必须通过模/数转换器(简称A/D转换器或ADC)把模拟信号转换成数字信号。 模/数转换器根据其转换采用的方法,可以分成并行型A/D转换器、逐次逼近型A/D转换器、双积分型A/D转换器三种。 ATmega16中A/D为逐次逼近A/D转换器。 输入信号量程:指A/D转换器输入信号的最低和最高的电压。输入信号如果超出范围,则会导致芯片的损坏。ATmega16的输入信号量程是0-5V的直流电压信号。 基准电源: A/D转换器为量化输入的电压信号,在转换时必须提供一个基准电压,及基准电源。基准电源的电压值决定可以转换输入信号的最大值,所以一般等于输入信号的最大值。 位数:指A/D转换器用多少位二进制数表示输入信号的值。ATmega16中A/D的位数为10位。位数越多,说明A/D转换器精度越高。如:用12位二进制数表示0-5V的信号,则0V对应数字0x000,5V对应0xFFF(4096)。所以最小可以表示的电压是: (5-0)/(4096-0)=0.001V 同样的输入信号,如果是10位则最小可以表示的电压是: (5-0)/(1024-0) =0.005V §7.1.2 A/D转换的基本概念 §7.1.2 A/D转换的基本概念 分辨率:指A/D转换器最小可以分辨的值,用±1/2LSB 表示,和输入信号量程和转换位数有关。 多路切换开关:多路切换开关是只有一个输出和多个输入的电子开关,其输出接A/D 转换器的输入,选择多路切换开关不同的输入端和输出端相连,就可以实现对多路输入信号进行转换。 §7.1.3 ATmega16中A/D简介 A/D的位数为10位。 8路模拟输入信号ADC0-ADC7,和PA0-PA7为同一个引脚。 模拟地AGND、A/D芯片工作的模拟电源AVcc: AVcc和单片机工作电源Vcc之间的压差不超过0.3V,一般和Vcc相连。AGND一般在一点集中和GND相连,以提高A/D芯片抗干扰的能力。 基准电源ARef: ARef电压值在AVcc和AGND之间, 决定输入电压的最大值。A/D转换器的基准电源也可采用内部提供的基准电源,为2.56V。此时ARef通过电容和AGND相连,以更好地抑制噪声。 A/D简介 多路开关 AD转换器 差动输入 内部基准电压 AD转换器完成 AD转换器中断 基准电压 §7.1.4 A/D转换的控制寄存器 位 15 14 13 12 11 10 9 8 ADCH 0 0 0 0 0 0 ADC9 ADC8 ADCL ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADC1 ADC0 位 7 6 5 4 3 2 1 0 A/D转换控制寄存器由以下寄存器组成: ADC结果存放寄存器-ADCL 和 ADCH 由于是10位的A/D,所以结果存放在两个8位寄存器ADCL 和 ADCH 中,读取结果时必须先读取低位,再读取高位,否则读到的结果是不正确的。结果数据格式如下: 位 15 14 13 12 11 10 9 8 ADCH ADC9 ADC8 ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADCL ADC1 ADC0 0 0 0 0 0 0 位 7 6 5 4 3 2 1 0 右对齐:ADMUX的ADLAR=0时 左对齐:ADMUX的ADLAR=1时 ※ ADCL和ADCH在 C语言中合成为ADCW。 多路转换选择寄存器 - ADMUX 用于选择AD转换输入端、基准电源、数据格式等。说明如下: REFS1 REFS0 基 准 电 源 选 择 0 0 参考电压为AREF,内部参考电源关闭 0 1 AVcc为参考电压,AREF通过电容接地 1 0 保留 1 1 使用内部2.56V参考电压,AREF通过电容接地 §7.1.4 A/D转换的控制寄存器 位7~位6(REFS1、 REFS0):基准电源选择,功能选择见下表 位 7 6 5 4 3 2 1 0 ADMUX REFS1 REFS0 ADLAR MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 初始值 0 0 0 0 0 0 0 0 位5(ADLAR):输出数据对齐格式。为0数据右对齐,为1
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