Изучение работы АЦП в МК (Лабораторная работа)

Цель работы:

1. Ознакомление со структурой блока аналого-цифрового преобразования в микроконтроллере.

2. Изучение вопросов программирования и применения блока аналого-цифрового преобразования в основных режимах его работы.

Общие сведения

Блок АЦП включает в себя восьмиканальный пяти микросекундный А/Ц преобразователь с однополярным питанием, многоканальный мультиплексор, устройство выборки-хранения (УВХ), источник опорного напряжения (ИОН), систему калибровок.

Компоненты блока управляются через три интерфейсных регистра: ADСCON1, ADCСON2, ADСCON3.

Однократный или повторяющийся режимы преобразования могут выполняться программно или подачей внешнего сигнала запуска преобразования на контакт 23 (CONVST/). Для инициирования повторяющегося процесса преобразования можно использовать сигналы Таймера2. АЦП можно установить в режим передачи данных по каналу прямого доступа к памяти - ПДП (DMA), при этом блок повторяет циклы преобразования и посылает результаты во внешнюю память данных (RAM), минуя процессор.

Регистр ADСCON1 управляет преобразованием, временем переключения, режимами преобразования и потреблением устройства.

На рисунке ниже представлена структура.

MD1

MD0

CK1

CK0

AQ1

AQ0

T2C

EXC

Рис. 1

Адрес ADСCON1 EFH

Значение при включении питания 20H

Битовой адресации нет.

В таблице далее приведено распределение разрядов регистра ADCСON1.

Таблица 1

Расположение бит	Мнемоника	Описание
ADCСON1.7 ADCСON1.6	MD1 MD0	Биты выбора режима работы АЦП
		MD1 0 0 1 1	MD0 0 1 0 1	Режим АЦП Дежурный Нормальный Дежурный, если не выполняется цикл преобразования Холостой, если не выполняется цикл преобразования
ADCСON1.5 ADCСON1.4	CK1 CK0	Биты деления тактовой частоты, задают коэффициент деления основной частоты микропроцессора для получения тактовой частоты АЦП. *
		CK1 0 0 1 1	CK0 0 1 0 1	Делитель для MCLK 1 2 4 8
ADCСON1.3 ADCСON1.2	AQ1 AQ0	Биты задержки переключения. Выбирают время, не-обходимое для перезарядки УВХ при переключении мультиплексора. **
		AQ1 0 0 1 1	AQ0 0 1 0 1	Число такт. задерж. запуска АЦП 1 2 3 4
ADCСON1.1	T2C	Бит запуска преобразования от Таймера2. Если бит установлен, то сигнал переполнения Таймера2 используется для запуска АЦП.
ADCСON1.0	EXC	Бит разрешения внешнего запуска. Если бит установлен, то контакт 23 (CONVST/) будет использоваться для приема сигнала запуска АЦП (активный низкий, длительность не менее 100 нс).

* - Цикл преобразования АЦП занимает 5 мкс, в дополнении к числу тактов переключения, задаваемым битами AQ1, AQ2.

** - При импедансе источника входного сигнала менее 8 Ком AQ1=AQ0=0, т.е. AQ=1.Иначе задержку увеличивают до 2-4 тактов.

Регистр ADCСON2 управляет выбором номера канала и режимами преобразования. На рисунке далее представлена структура.

ADCI

DMA

CCONV

SCONV

CS3

CS2

CS1

CS0

Рис. 2

Адрес ADСCON2 D8HH

Значение при включении питания 00H

Битовая адресация есть.

В таблице ниже приведено распределение разрядов регистра ADCСON2.

Таблица 2

Расположение бит	Мнемоника	Описание
ADCСON2.7	ADCI	Бит прерывания АЦП, устанавливается аппаратно по окончанию однократного цикла преобразования АЦП или по окончанию передачи блока в режиме ПДП. ADCI очищается аппаратно при переходе по вектору на процедуру обслуживания прерывания.
ADCСON2.6	DMA	Бит разрешения режима ПДП. Устанавливается пользователем для начала операции ПДП со стороны АЦП.
ADCСON2.5	CCONV	Бит циклического преобразования. Устанавливается пользователем для задания режима непрерывного циклического преобразования АЦП. В этом режиме АЦП выполняет преобразование в соответствии с типом синхронизации и конфигурацией каналов, выбранными в других SFR.
ADCСON2.4	SCONV	Бит запуска однократного преобразования, устанавливается пользователем для однократного запуска АЦП. Бит сбрасывается автоматически по завершении преобразования.
ADСCON2.3 ADСCON2.2 ADСCON2.1 ADСCON2.0	CS3 CS2 CS1 CS0	Биты выбора входных каналов (CS3 CS0), преобразование будет выполняться для канала, номер которого указан данными битами. В режиме ПДП выбор номера канала осуществляется из ID канала, записанного во внешней памяти.
		CS3 0 1 1 1	CS2 n2 0 Х 1	CS1 n1 0 Х 1	CS0 n0 0 Х 1	номер входного канала темпер. сенсор (внутр.) другие комбинации останов ПДП

Регистр ADCСON3 дает прикладным программам информацию о занятости АЦП. На рис. 6.3 представлена структура, а в табл. 6.3 распределение разрядов регистра ADCСON3.

BUSY

RSVD

CTYP

CAL1

CAL0

CALST

Рис. 3

Адрес ADСCON3 F5H

Значение при включении питания 00H

Битовой адресации нет.

Таблица 3

Расположение бит

Мнемоника

Описание

ADCСON3.7

BUSY

Бит занятости АЦП (только для чтения). Устанавливается на время преобразования или калибровки АЦП. Автоматически очищается по завершению циклов преобразования или калибровки.

ADCСON3.6

…

ADCСON3.0

RSVD

Биты ADCСON3.6 - ADCСON3.0 зарезервированы. Они считываются с нулевым значением и их следует записывать только нулями.

После настройки и запуска АЦП выполняется преобразование и запись результата, представляющего собой 12-разрядный код, в регистры ADCDATA. Формат слова результата приведен на рис 4.

ADCDATAH

D11

D10

4 разряда - номер канала Старшие 4 разряда результата

ADCDATAL

Младший байт результата

Рис. 4

Задание

1. Составить программы, обеспечивающие ввод аналоговой информации последовательно по каждому из 8 каналов (по одному отсчету). Найти максимальное и минимальное значения. Максимальное значение вывести в порты Р0 и Р1 (Р1.0 - Р1.3), минимальное - в порты Р2 и Р1 (Р1.4 - Р1.7). Запуск АЦП выполнять:

а) программно по окончании предыдущего преобразования в режиме слежения;

б) программно по прерыванию АЦП;

в) внешним сигналом

2. Составить программу, обеспечивающую ввод аналоговой информации по одному из каналов (16 отсчетов). Запуск преобразования выполнять с помощью таймера. Обосновать выбор частоты запуска АЦП. Выполнить обработку информации.

3. Составить программу, обеспечивающую ввод аналоговой информации по одному из каналов (32 отсчета) и запись результата преобразования во внешнюю память данных в режиме прямого доступа.

Содержание отчета

1. Привести форматы и назначение управляющих слов, используемых при программировании АЦП.

2. Представить алгоритмы и программы для выполненных заданий.

3. Представить выводы по выполненным заданиям.