51单片机之AD芯片

本文章，提供8、10、12位分辨率的AD芯片，与单片机的连接图，程序。

学生时代，在学校学的stc89c51，算是最简单入门的单片机了。有时候，要读取电压值，但是单片机处理的是数字信号，是不能直接读取模拟信的，这就需要我们在单片机外围接上AD芯片。

工业上，很多传感器的输出是4--20ma电流的。举个例子，电流传感器，测量范围1--100A, 对应输出就是4--20ma电流。那么，我们怎么测出输出电流，从而知道传感器的输入电流多大呢？

很简单，在传感器的输出，接上一个250欧姆的电阻，根据U=IR，就可以把4-20ma的电流，转化为1--5V电压，通过AD芯片，单片机得出电压值，从而得到输出电流值，再根据传感器输入电流和输出电流的对应公式，程序写好，我们就可以得到电流传感器所测到的输入电流了。

好吧，废话少说，与其飞飞在这“长篇大论”，说那么多，有什么用呢，是吧？还不如直接上图、给程序来得痛快。

（1） 8位串行模数转换器：TLC549

TCL549与单片机连接图

驱动程序

假如所测真实电压是1.234V，为什么返回是1234，而不是1.234呢？ 很简单：

ad_value/1000，可以得到千位数字1；

ad_value/100%10，可以得到百位数字2；

ad_value/10%10，可以得到十位数字3；

ad_value%10，可以得到个位数字4。这样数码管就可以显示出我们所测电压值了。

（2）10位串行模数转换器 ：TLC1543

看图，这个芯片，可以测11路输入：

TLC1543与单片机连接图

TL1543驱动

（3） 12位串行模数转换器 ：MAX1241

max1241与单片机连接

max1241驱动

好吧，protues仿真一下（3）

检查一下，lcd显示，与MAX1241所测的模拟量，数据是一致的。

小5带你飞(8)—AVR(ATmega 328P)单片机片内ADC的原理和使用(1)

ATmega328p内部集成了一个10位的逐次逼近的A/D转换器。该转换器与一个8通道的模拟多路复用器连接。它能够对来自端口A的8路单端输入电压进行采样。

ADC转换模块的原理图

看一下它的基本特性：

10位分辨率

0.5 LSB积分非线性

±2 LSB绝对精度

13 -~260µs转换时间

最高采样速率76.9 kSPS/s

6路可选的单端输入通道

2路额外多路复用单端输入通道(TQFP 、QFN/MLF)

温度传感器输入通道

ADC读取的结果可设置为左端对其

0~Vcc ADC输入电压范围

可选择1.1v ADC参考电压

自由连续转换模式和单次转换模式

在ADC转换完成时中断

睡眠模式噪音消除

ADC的供电和参考电压：

ADC由独立的专用的模拟电压引脚AVCC供电，AVCC和VCC的电压差别不能大于±0.3V。

ADC的参考电源可以是芯片内部的1.1v的参考电源，也可以是AVCC，也可以采用外部参考电源，使用外部参考电源的时候，外部参考电源可由引脚AREF接入，使用内部参考电压源的时候，可以通过在AREF引脚外部并接一个电容来提高ADC的抗噪性能。这个电容一般可为0.1uF

与ADC有关的寄存器：

ADMUX:多路复用选择寄存器

bit6、bit7 ：ADC参考电压选择。如果在转换过程中改变了设置，则只有等待当前转换结束后才起作用。如果在 AREF引脚上施加了外部参考电压，则内部参考电压将不能被选择。这个参考电压的选择见下图：

还是解释一下：

00 ：AREF，内部基准源关闭

01 ：AVCC，AREF外接滤波电容

10 ： 保留

11 ：1.1v内部基准电压源，AREF外接滤波电容

bit5：转换结果对齐位。置位左对齐，清位右对齐

bit4：一个保留位

bit3~bit0：模拟通道选择位

就是选择连接到哪个通道上，这个没啥说的。看表就好了，如下：

2. ADCSRA：ADC控制和状态寄存器A

bit7：ADC使能位。置位则启动ADC功能，清位ADC功能关闭

bit6：ADC开始转换。

在单次转换模式下，该位置位将启动一次ADC转换，在连续转换模式下，该位置位，将启动首次转换

bit5：ADC自动触发使能位。

该位置位，则启动ADC自动触发功能。

bit4：ADC中断标志位

ADC转换结束且数据寄存器被更新后该位置位，如果ADIE及SREG寄存器中的全局中断使能位I被置位，

则ADC转换结束中断服务程序被执行，同时该位被硬件清零，也可以通过软件写1清零。

bit3：ADC中断使能位。如果该位及SREG寄存器中的全局中断使能位I被置位，则ADC转换结束中断将被使能。

bit2~bit0：ADC预分频器的选择。这三位决定ADC输入时钟与CPU时钟之间的分频系数，如下表：

3. ADCL 、 ADCH ：ADC数据寄存器

分别是左对齐的和右对齐的数据

ADC转换结束后，转换结果将存在这两个寄存器当中。首先ADMUX寄存器当中的ADLAR和MUXn影响转换结果在寄存器中的存放形式。当ADCL被读取时，ADC数据寄存器在读取ADCH之前不会更新，如果转换结果为左对齐且只需要8位的精度，那么仅需要读取ADCH就可以了，否则需先读取ADCL然后读取ADCH。

4.ADCSRB ：ADC控制和状态寄存器B

bit2~bit0：ADC自动触发源的选择

说明一下吧：

000：连续转换模式

001：模拟比较器

010：外部中断请求0

011：定时器/计数器0比较匹配A

100：定时器/计数器0溢出

101: 定时器/计数器0比较匹配B

110：定时器DIDR0数器1溢出

111：定时器/计数器1捕捉事件

5. DIDR0：数字输入禁用寄存器0

说明一下：

bit5~bit0 ：当这些位置位，相应的ADC引脚的数字输入缓存区被禁止，相应的PIN寄存器读取的时候都为0，

模拟信号运用于ADC5~ADC0,是不需要这么做的，ADC6和ADC7是没有缓存区的。

下面来看看ADC的基本使用步骤：

ADC输入端口初始化

基准电压的设置，数据对齐方式的设置，通道的选择。（ADMUX寄存器的配置）

AD使能，启动装换，中断的设置（ADCSRA寄存器的设置）

触发源的选择（ADCSRB寄存器的设置）

选择中断号，编写中断服务程序，读取ADC的数据（ADCL 、 ADCH ）

好的，关于ADC的寄存器就写这么多了，下一篇我们来写ADC的驱动程序。

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