PIC单片机(第十二章).ppt

第12章A/D转换器,一般单片机在自动控制、自动测量、自动监控系统与各种被控制、测量对象发生关系时，需设置模拟接口模块。模拟接口的作用是将连续不断的模拟量转换为一系列不连续的、离散的数字量。这种模拟接口称之为模拟/数字转换器，简称为A/D转换器（ADC）。主要讨论PIC16F877单片机内嵌的10位A/D转换器。,12.1A/D转换原理,ADC的种类繁多，工作原理各异，但逐次逼近型ADC是应用较多的类型之一，主要原因为转换速度快、精度高。在PIC16F877单片机中集成的就是这种ADC。逐次比较型ADC是由采样保持电路、电压比较器、逐次比较寄存器、数/模转换器DAC和锁存器等部分组成。,逐次比较型ADC结构图,对分法搜索：逐次比较寄存器的最高位D9置“1”，如果uaui，说明比较寄存器所生成的数字量太大，应将比较寄存器里的最高位去掉，改置次高位D8为“1”；如果uaui，说明所生成的数字量还不够大，应保留该位为“1”，此外还需把下一次高位D8置“1”，依此方法逐位比较下去，直至确定最低位D0是“0”还是“1”。,1转换时间和转换速率,转换时间是A/D完成一次转换所需要的时间，转换时间的倒数即为转换速率。,2分辨率,3转换精度,A/D转换器的转换精度定义为一个实际A/D转换器在量化值上的差值。可用绝对误差或相对误差表示。,A/D转换器的量化精度称为分辨率，习惯上用输出二进制位数或BCD码表示。例如AD574模数转换器，可输出二进制数12位，即用212个分割对待测模拟量进行量化。,12.2A/D转换器主要技术指标,12.3ADC模块结构和操作原理,12.3.1PIC16F877片内ADC模块,PIC16F877内部嵌入的ADC模块是10位数字量精度，共有8个模拟通道。与ADC模块有关的寄存器共有11个。ADC控制寄存器0：ADCON0；ADC控制寄存器1：ADCON1；ADC结果寄存器：ADRESH，ADRESL；中断控制寄存器：INTCOM；第一外围中断标志寄存器：PIR1；第一外围中断使能寄存器：PIE1；A口、E口方向寄存器：TRISA，TRISE；A口、E口数据寄存器：PORTA，PORTE。,1.A/D控制寄存器ADCON0,Bit0/ADON：A/D转换器准备状态开关位。0：关闭ADC，令其退出工作状态,可以不消耗电流；1：起用ADC，令其进入准备工作状态。Bit2/GODONE：A/D转换真正启动控制位。在ADON=1的前提下：0:A/D转换已经完成或表示还未进行A/D转换；1:启动A/D转换，表明A/D转换正在进行。,Bit5Bit3/CHS2CHS0：A/D转换模拟信道选择位。选择公共通路与哪一个模拟输入端接通。其中AN5AN7通道只有40脚封装的型号才具备。CHS2CHS0：000：选择信道0，RA0AN0；001：选择信道1，RA1AN1；010：选择信道2，RA2AN2；011：选择信道3，RA3AN3；100：选择信道4，RA5AN4；101：选择信道5，RE0AN5；110：选择信道6，RE1AN6；111：选择信道7，RE2AN7。,Bit7Bit6/ADCS1ADSC0：A/D转换时钟及其频率选择位。ADCS1ADSC0：00：选择系统时钟，频率为fosc/2；01：选择系统时钟，频率为fosc/8；10：选择系统时钟，频率为fosc/32；11：选择内部阻容（RC）振荡器，频率为fRC。说明：A/D模块自带阻容振荡器，单片机即使处于休眠状态下，A/D模块仍能正常工作。,.ADC控制寄存器ADCON1,ADCON1主要用于控制相关引脚的功能选择。对于RA和RE端口的各条引脚功能进行设置，它们可以被设置成模拟输入、或者参考电压输入、或者通用数字I/O引脚。,Bit3Bit0/PCFG3PCFG0:A/D转换引脚功能选择位。,Bit7/ADFM：A/D转换结果格式选择位，主动参数。0：结果左对齐，ADRESL寄存器的高2位作为10位转换结果的低2位，低6位为0；1：结果右对齐，ADRESH寄存器的低2位作为10位转换结果的高2位，高6位为0。3.ADC结果寄存器高位（ADRESH）ADFM=0，对应转换结果的高8位；ADFM=1，对应转换结果的高2位。4.ADC结果寄存器低位（ADRESL）ADFM=0，对应转换结果的低2位；ADFM=1，对应转换结果的低8位。,5方向控制寄存器TRISA、TRISE,方向控制寄存器TRISA、TRISE和ADCON1配合使用，有控制ADC模拟通道引脚的功能。作为模拟输入时，方向寄存器中相应位必须被置位。如果方向寄存器相应位被清零，把相应引脚设置为输出方式，也就成通用数字I/O引脚。,12.3.2A/D转换器模块的应用,例12-1如图所示硬件电路的基础上，将模拟量输入电压（05V）经过A/D转换后直接送到8位八段数码管的低3位，即时显示检测输入电压数值。注：PIC单片机二进制数（8位）调整为BCD码的方法：“将二进制码左移8次,从原寄存器（存放二进制）移到新寄存器（存放BCD数）中，每次移位后都检查低四位LSD+3是否大于7,如是则加3,否则不加，高4位MSD作同样处理”。例：00110100B=34H，转化为BCD数（01010010）BCD=52;01100011B=63H，转化为BCD数（10