AVRr单片机：第10章 模拟比较器和ADC接口

1、第 10章 模拟比较器和ADC接口10.1 模拟比较器ACBG=1时ACME=1且ADEN=0时10.1.1 与模拟比较器相关的寄存器和标志位（1） 1) 特殊功能 IO寄存器SFIOR 注：SFIOR寄存器只能字节寻址，不能位寻址。如要使位ACME=1，不能写成：SFIOR.3=1；应写成SFIOR=SFIOR|0X08； 原因是：在CVAVR中规定：I/O端口地址在00H1FH之间的寄存器才可以位寻址，大于1FH的寄存器只能进行字节寻址。（详见课本P38-39） 2) 模拟比较器控制和状态寄存器ACSR10.1.1 与模拟比较器相关的寄存器和标志位（2）10.1.1 与模拟比较器相关的寄存

2、器和标志位（3） 3）ADC 多路复用器选择寄存器ADMUX ADC 控制和状态寄存器 AADCSRA10.1.1 与模拟比较器相关的寄存器和标志位（4）10.1.2 模拟比较器的应用设计 例10.1 系统电源电压的监测例10.1 系统电源电压的监测#include void main(void) PORTB.2 = 1; /PB2 设置为输出，控制 LED DDRB.2 = 1; / 模拟比较器初始化 ACSR=0 x40; /允许模拟比较器，AIN0 设置为内部 Bandgap 参考电压 1.22V while (1) /循环检测 AC0 位 if (ACSR.5) PORTB.2 = 0

3、; / AIN0 AIN1,低电压报警 模拟比较器使用注意点 芯片 RESET后，模拟比较器为允许工作状态。如果系统中不使用模拟比较器功能，应将寄存器 ACSR 的ACD 位置 1，关闭模拟比较器，这样可以减少电源的消耗。 使用模拟比较器时，应注意比较器的两个输入端口 PB2、PB3 的设置。当 PB2/PB3作为模拟输入端使用时，PB2/PB3 应设置为输入工作方式，且上拉电阻无效，这样就不会使 PB2/PB3 上输入的模拟电压受到影响。 当 AIN0 设置为使用芯片内部 1.22V的固定能隙（Bandgap）参考电源时，PB2 口仍然可以作为通用 I/O端口使用，这样就能节省一个 I/O引

4、脚。例子（补充） 如图，R2，R3分压后作为模拟比较器的正输入端，模拟比较器的负输入端接至PA0，要求用中断实现：当比较器的输出电平变化时，D1取反。10.2 模数转换器ADC 10.2.1 10 位ADC结构10.2.2 ADC相关的I/O寄存器(1) 10.2.2 ADC相关的I/O寄存器(2)10.2.2 ADC相关的I/O寄存器(3)10.2.2 ADC相关的I/O寄存器(4)10.2.2 ADC相关的I/O寄存器(5)10.2.3 ADC应用设计要点（1） 1预分频与转换时间 在通常情况下，ADC 的逐次比较转换电路要达到最大精度时，需要 50kHz200kHz 之间的采样时钟。在要

5、求转换精度低于 10 位的情况下，ADC 的采样时钟可以高于 200kHz，以获得更高的采样率。10.2.3 ADC应用设计要点（2） AVR 的ADC 完成一次转换的时间见表 10-7。10.2.3 ADC应用设计要点（3） 2ADC 输入通道和参考电源的选择 在开始转换前改变通道设置。最简单的方法是等到转换完成后，再改变通道选择。 ADC 电压参考源 ADC 的参考电压（VREF）决定了 A/D 转换的范围。 无论选用什么内部参考电源，外部 AREF 引脚都是直接与 ADC相连的，因此，可以通过外部在 AREF 引脚和地之间并接一个电容，使内部参考电源更加稳定和抗噪。 如果将一个外部固定的

6、电压源连接到 AREF 引脚，那就不能使用任何的内部参考电源，否则就会使外部电压源短路。ADC 转换结果 A/D 转换结束后（ADIF = 1） ，在 ADC 数据寄存器（ADCL 和ADCH）中可以取得转换的结果。对于单端输入的 A/D 转换，其转换结果为： ADC =（VIN1024）/ VREF 其中 VIN 表示选定的输入引脚上的电压，VREF 表示选定的参考电源的电压。0 x000 表示输入引脚的电压为模拟地，0 x3FF 表示输入引脚的电压为参考电压值减去一个 LSB。 对于差分转换，其结果为（ADC结果为补码形式）： ADC=(VPOS-VNEG) GAIN512/VREF X原

7、=X补补，真值为原码按权展开。例题1（单次触发-查询） 如图，VREF=5V(AVCC)，05V的模拟电压从PA0输入，A/D转换后的10位结果从高到低由PD1，PD0，PC7PC0输出。系统时钟采用片内的4MHZ时钟。例题2（单次触发-中断） 如图，VREF=5V(AVCC)，05V的模拟电压从PA7输入，A/D转换后的10位结果从高到低由PD1，PD0，PC7PC0输出。系统时钟采用片外的16MHZ晶体。例题3（自动触发-连续转换模式-中断） 如图，VREF=5V(AVCC)，05V的模拟电压从PA0输入，A/D转换后的10位结果从高到低由PD1，PD0，PC7PC0输出。系统时钟采用片外

8、的16MHZ晶体。例题4（自动触发-外部中断0触发） 如图，VREF=5V，05V的模拟电压从PA0输入，A/D转换后的10位结果从高到低由PD1，PD0，PC7PC0输出。系统时钟采用片外的16MHZ晶体。要求按一次按钮，PB7上的LED灯取反，且A/D转换一次。例题5（自动触发-T/C0比较匹配（2ms）触发 ） 课本例10.3 简易电压表的设计与实现例 10.3 简易电压表的实际与实现#include flash unsigned char led_710=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F;flash

9、unsigned char position4=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7;unsigned char a,b;unsigned char dis_buff4=0,0,0,0,posit;bit time_2ms_ok;/ ADC电压值送显示缓冲区函数void adc_to_disbuffer(unsigned int adc)unsigned char i;for (i=0;i=4 ) posit = 0;void main(void)DDRA=0 x0f;PORTA=0 x0f;DDRC=0 xff; / LED显示控制I/O端口初始化PORTC=0 x00;/ T/C

10、0 初始化TCCR0=0 x0B; / 内部时钟，64分频（4M/64=62.5KHz），CTC模式TCNT0=0 x00; OCR0=0 x7C; / OCR0 = 0 x7C(124),(124+1)/62.5=2msTIMSK=0 x02; / 允许T/C0比较中断 / ADC 初始化 ADMUX=0 x47; / 参考电源AVcc、ADC7单端输入 SFIOR&=0 x1F; SFIOR|=0 x60; / 选择T/C0比较匹配中断为ADC触发源 ADCSRA=0 xAD; / ADC允许、自动触发转换、ADC转换中断允许、 ADCclk=125Kz #asm(sei) / 开

11、放全局中断 while (1) if (time_2ms_ok) display(); / LED扫描显示 time_2ms_ok = 0; 10.2.5 ADC的应用设计的深入讨论（1） 1AVcc 的稳定性。 2参考电压VREF的选择确定 3. ADC 通道带宽和输入阻抗 1）、在单端 ADC转换方式时，ADC 通道的输入频率带宽取决于 ADC 转换时钟频率。2）、差分方式 ADC 转换的带宽是由芯片内部的差分放大器的带宽决定，为 4KHz。3）、AVR 的ADC 输入阻抗典型值为 100M。10.2.5 ADC的应用设计的深入讨论（2） 4. ADC 采样时钟的选择 设被测模拟信号的最高频率 fs，则ADC采样时钟的频率为： fADC=fs*(410)*13 为了保证转换精度，fAD