单片机ADC模块PPT课件

.,10.3A/D转换模块,.,本节提要,一、A/D转换基础知识二、ATD模块简介三、ATD模块寄存器四、ATD模块编程范例,.,本节提要,一、A/D转换基础知识二、ATD模块简介三、ATD模块寄存器四、ATD模块编程范例,.,ADC概述,微控制器处理的是离散量(数字量)，而现实中往往是连续量(模拟量)物理量如：温度,压力,湿度以及速度等等传感器将物理量转换为电信号(电压,电流)需要模拟-数字转换器将电信号转换为数字量以供微控制器处理,.,基本概念,传感器,控制器,执行器,.,ADC工作原理,将输入电压与若干等间距的参考电压进行比较因此需要比较器UinUrefUout=V+1UinUrefUout=0V0,Uin,Uref,Uout,1位ADC,.,ADC工作原理,3个比较器可将电压分成4级(以2位来表示),Uref1,Uref2,Uref3,Rank0,Rank1,Rank2,Rank3,Uref1,Uref2,Uref3,Uout1,Uout2,Uout3,Quiz1:Forvoltageinrank2,Uout1=?Uout2=?Uout3=?,Umax,Umin,Uin,.,ADC工作原理,2位ADC,Uin,Uref,R,R,R,R,D0,D1,编码器,8位ADC,需要多少个比较器?,.,ADC工作原理,FlashConverterADC优点:速度极快缺点:非常复杂逐次逼近式A/D转换器,.,ADC工作原理,逐次逼近式转换器转换过程(4位),SA-ADC完成一次转换至少需要n个时钟周期,.,ADC工作原理,必须进行采样保持以避免输入电压在转换期间发生变化,.,ADC工作原理,逐次逼近式转换器（SA-ADC）非常快比较复杂SA-ADC在单片机中较为常见单片机中常见典型为8-12位具有多个多路复用的模拟通道,.,ADC参数,转换位数（Bits）分辨率=2-n(8bits=0.39%)转换速度（Speed）由工作时钟频率和转换位数确定转换范围（Range）05V,010V,-5V+5V.Etc.转换通道数（Channels）Distinguishthechannelandconverter,.,本节提要,一、A/D转换基础知识二、ATD模块简介三、ATD模块寄存器四、ATD模块编程范例,.,8/10/12位可选转换速度较高，10位精度，单次转换时间为7usec采样时间可编程设置多种转换模式：数据对齐方式、单次/连续转换、转换结果比较外触发控制转换结束可产生中断可用于8个模拟输入通道的模拟输入多路转换器.模拟/数字输入引脚复用18转换序列长度.多通道扫描,S12单片机ADC特性,.,转换时间计算举例:(假设A/D时钟为2MHz，10位精度)转换时间=InitialSampleTime+ProgrammedSampleTime+ResolutionPeriod=2+2+10=14A/DClocks=7uSec,S12单片机ADC转换时间,.,S12单片机ADC模块框图,ADC引脚可用于数字输入,ADC结果寄存器,模拟输入通道,参考电压,.,本节提要,一、A/D转换基础知识二、ATD模块简介三、ATD模块寄存器四、ATD模块编程范例,.,ATD模块寄存器,共27个寄存器控制寄存器（ATDCTL0ATDCTL5，6个）状态寄存器（ATDSTAT0ATDSTAT1，2个）比较使能寄存器（ATDCMPE，1个）比较方式寄存器（ATDCMPHT，1个,）转换输入使能寄存器（ATDDIEN，1个）转换结果寄存器（ATDDR0ATDDR15，16个）其中:8位寄存器：ATDCTL0ATDCTL5,ATDSTAT016位寄存器：其余,.,ATDRegisters1/12,ATDControlRegister0(ATDCTL0),WRAP3-0-WrapAroundChannelSelect0=ReservedX=多通道转换模式从ANx回绕到AN01x15仅在ATDCTL5的MULT=1时有效,.,ATDRegisters2/12,SRES1:0-A/DResolutionSelect,ATDControlRegister1(ATDCTL1),ETRIGSEL-ExternalTriggerSourceSelectS12XS此位无效,ETRIGCH3:0-ExternalTriggerChannelSelect,SMP_DIS-DischargeBeforeSamplingBit0=Nodischarge1=discharge,注：写ATDCTL1会终止当前转换序列,.,ATDRegisters3/12,ATDControlRegister2(ATDCTL2),AFFC-ATDFastFlagClearAll0=向CCFn标志位写1则清零1=读ATD转换结果寄存器则CCFn标志位清零（当比较功能被禁止）写ATD转换结果寄存器则CCFn标志位清零（当比较功能被使能）,ICLKSTP-InternalClockinStopModeBit0=停止模式下，停止当前转换，退出停止模式后ATD转换自动重新开始1=停止模式下，可继续使用内部时钟进行ATD转换,ETRIGLE-ExternalTriggerLevel/EdgeControlETRIGP-ExternalTriggerPolarity,ETRIGE-ExternalTriggerModeEnable0=禁止外部触发信号1=使能外部触发信号,ASCIE-ATDSequenceCompleteInterruptEnable0=禁止ATD转换序列结束中断1=使能ATD转换序列结束中断,ACMPIE-InternalClockinStopModeBit0=禁止比较中断1=使能比较中断,注：写ATDCTL2会终止当前转换序列,.,ATDRegisters4/12,ATDControlRegister3(ATDCTL3),DJM-ResultRegisterDataJustification0=Leftjustifieddataintheresultregisters1=Rightjustifieddataintheresultregisters,S8C,S4C,S2C,S1C-ConversionSequenceLength,FIFO-ResultRegisterFIFOMode0=Conversionresultsareplacedinthecorrespondingresultregisteruptotheselectedsequencelength.1=Conversionresultsareplacedinconsecutiveresultregisters(wraparoundatend).,FRZ1:0-BackgroundDebugFreezeEnable,注：写ATDCTL3会终止当前转换序列,.,ATDRegisters5/12,设置预分频因子时，0.25MHzAEDCLK8.3MHz,ATDControlRegister4(ATDCTL4),SMP2:0-SampleTimeSelect,PRS4:0-ATDClockPrescaler,采样时间长，采样点电平更准确的逼近外部信号电平,注：写ATDCTL4会终止当前转换序列,.,ATD启动：写ATDCTL5会终止当前转换序列，并开始新一次转换此后，若外部触发信号每次满足触发条件都会开始一次ATD转换,ATDRegisters6/12,ATDControlRegister5(ATDCTL5),SC-SpecialChannelConversion0=Specialchannelconversionsdisabled1=Specialchannelconversionsenabled,SCAN-ContinuousConversionSequenceMode0=Singleconversionsequence1=Continuousconversionsequences(scanmode),MULT-Multi-ChannelSample0=Sampleonlyonechannel1=Sampleacrossseveralchannels,CD,CC,CB,CA-AnalogInputChannelSelectCode,.,单通道，单次转换多通道，单次转换单通道，序列转换模式多通道，序列转换模式特殊通道测试模式,ADC工作方式,.,ATDRegisters7/12,ATDStatusRegister0(ATDSTAT0),SCF-SequenceCompleteFlag0=Conversionsequencenotcompleted1=Conversionsequencehascompleted,ETORF-ExternalTriggerOverrunFlag0=NoExternaltriggeroverrunerrorhasoccurred1=Externaltriggeroverrunerrorhasoccurred,FIFOR-ResultRegisterOverRunFlag0=Nooverrunhasoccurred1=Overrunconditionexists(resultregisterhasbeenwrittenwhileassociatedCCFxflagwasstillset),CC3:0-ConversionCounter当前转换结果将写入的结果寄存器编号例如：CC3:0=0110，转换结果写入第6个结果寄存器先入先出模式下，不被初始化，当计数到最大值回最小值非先入先出模式下，转换开始和结束时被初始化为0两种模式下终止ATD转换或开始新ATD转换均被清零,.,ATDRegisters8/12,ATDCompareEnableRegister(ATDCMPE),CMPE15:0-CompareEnableforConversionNumbern(n=15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0)ofaSequence0=Noautomaticcompare1=Automaticcompareofresultsforconversionnofasequenceisenabled,对一个序列中第n次ATD转换结果进行比较，除CMPEn=1，还要完成如下设置：将比较阈值写入ATDDRn写ATDCPMHT的CMPHTn位选择比较方法,注：写ATDCMPE会终止当前转换序列,.,ATDRegisters9/12,ATDStatusRegister2(ATDSTAT2),CCF15:0-ConversionCompleteFlagn(n=15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0)0=Conversionnumbernnotcompletedorsuccessfullycompared1=If(CMPEn=0):Conversionnumbernhascompleted.ResultisreadyinATDDRn.If(CMPEn=1):CompareforconversionresultnumbernwithcomparevalueinATDDRn,usingcompareoperatorCMPGTnistrue.(NoresultavailableinATDDRn),出现以下任一情况，CCFn被清零：写ATDCTL5当AFFC=0，向CCFn写1当AFFC=1，且CMPEn=1，写ATDDRn,.,ATDRegisters10/12,ATDInputEnableRegister(ATDDIEN),IEN15:0-ATDDigitalInputEnableonchannelx(x=15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0)0=DisabledigitalinputbuffertoANxpin1=EnabledigitalinputbufferonANxpin,通用I/O口AD口与ATD模块的模拟输入引脚复用将某个模拟输入引脚作为通用输入引脚使用时，必须将对应IEN位置位,.,ATDRegisters11/12,ATDCompareHigherThanRegister(ATDCMPHT),CMPHT15:0-CompareOperationHigherThanEnableforconversionnumbern(n=15,14,2,1,0)ofaSequence0=IfresultofconversionnislowerorsamethancomparevalueinATDDRn,thisisflaggedinATDSTAT21=IfresultofconversionnishigherthancomparevalueinATDDRn,thisisflaggedinATDSTAT2,注：写ATDCMPHT会终止当前转换序列,.,ATDRegisters12/12-dataformat,ATDConversionResultRegisters(ATDDRn),ATDDR0ATDDR15,关闭比较操作时，ATD转换结果写入ATDDRn,要写入的ATDDRn的编号由ATDSTAT0的CC3CC0转换计数给出,转换结果在ATDDRn中的放置位置与转换精度和结果对齐方式有关,使能比较功能时，ATD转换结果和比较阈值都总是12位，与SRES1:0(ATDCTL1)无关,DJM=0左对齐,DJM=1右对齐,转换结果不放入结果寄存器，比较完成后丢失,.,本节提要,一、A/D转换基础知识二、ATD模块简介三、ATD模块寄存器四、ATD模块编程范例,.,ATD模块编程范例,ATD模块编程方法,ATD模块编程范例,ATD初始化：先写除ATD0CTL5外的控制寄存器，再写ATD0CTL5完成初始化，并启动转换；,ATD结果读取：通过查询ATD0STAT0中的SCF位或采用中断方式，确定转换完成，读取相关结果寄存器取得ATD转换结果。,任务：分别对特殊通道VRH、VRL和(VRH+VRL)/2进行ATD转换,.,ATD模块编程范例(续1),/*/*S12X128ATD模块范例程序*/*#include/*commondefinesandmacros*/#include/SCI相关函数/SCI初始化函数voidSCI_init(void);voidSCISendChar(charc1);voidSCISe