Аналого-Цифровой преобразователь

Восьмиканальный АЦП состоит из коммутатора аналоговых сигналов, подаваемых на входы порта 5, и 10-разрядного АЦП последовательных приближений без внутреннего источника опорного напряжения.

Основные параметры АЦП

• Напряжение питания аналоговой части AVDD = VDD ± 0,2 В, где VDD - напряжение питания цифровой части.

• Ток потребления от источника AVDD - не более 1,0/1,2 мА (при частоте кварцевого резонатора 16/24 МГц).

• Диапазон входных напряжений AVIN - от AVSS - 0,2 В до AVDD + 0,2 В, где AVSS - потенциал низкого уровня источника AVDD.

• Потенциал высокого уровня источника опорного напряжения AVREF+ - не более AVDD + 0,2 В.

• Потенциал низкого уровня источника опорного напряжения AVREF- - не менее AVSS - 0,2 В.

• Выходной код N = 1024(AVIN - AVREF-)/( AVREF+ - AVREF-).

• Сопротивление входа для подключения источника опорного напряжения RREF - от 10 до 50 кОм.

• Емкость аналогового входа CIA - не более 15 пФ.

• Время выборки входного сигнала tADS - 8 машинных циклов.

• Рекомендуемое выходное сопротивление источника входного аналогового сигнала - не более 0,9 кОм.

• Максимальная скорость изменения входного сигнала VU,max - 10 В/мс.

• Время преобразования (включая время выборки) tADC - 50 машинных циклов.

• Погрешность дифференциальной линейности - не более ±1единицы младшего разряда (е.м.р.).

• Погрешность интегральной линейности - не более ±2 е.м.р.

• Смещение нулевого уровня (аддитивная погрешность) - не более ±2 е.м.р.

• Мультипликативная погрешность - не более ±0,4 %.

• Максимальное значение суммы аддитивной и мультипликативной погрешностей - не более ±3 е.м.р.

• Погрешность от взаимовлияния каналов - не более ±3 е.м.р.

Примечание. Все параметры указаны для рабочих условий эксплуатации ОМК.

Управление работой АЦП

Для управления работой АЦП предусмотрено два восьмиразрядных РСФ. РСФ ADCH (адрес - C6H, побитовая адресация не разрешена) содержит 8 старших разрядов результата аналого-цифрового преобразования (ADC9…ADC2).

РСФ ADCON (адрес - C5H, побитовая адресация не разрешена):(ADC.1) - 1-й бит результата аналого-цифрового преобразования;(ADC.0) - 0-й бит результата аналого-цифрового преобразования;(ADEX) - логическая 1 дает разрешение аппаратурного запуска АЦП;(ADCI) - флаг прерывания АЦП (устанавливается аппаратно, сбрасывается программно);(ADCS) - флаг состояния АЦП (логическая 1 - идет преобразование; может быть установлен программно, сбрасывается всегда аппаратно);(AADR2) - 2-й бит кода номера выбранного входа порта 5;(AADR1) - 1-й бит кода номера выбранного входа порта 5;(AADR0) - 0-й бит кода номера выбранного входа порта 5.

Запуск аналого-цифрового преобразователя может осуществляться как программным, так и аппаратурным способом. Программный запуск (состояние бита ADEX - любое). Преобразование начинается в начале машинного цикла, следующего за командой установки бита ADCS.

Аппаратурный запуск (состояние бита ADEX - логическая 1). Преобразование начинается в начале машинного цикла, следующего за машинным циклом, во время которого происходит перепад из "0" в "1" на входе STADC. Длительности импульса и паузы запускающего сигнала ограничены снизу длительностью одного машинного цикла. По завершении преобразования (при любом виде запуска) бит ADCS автоматически сбрасывается аппаратурными средствами ОМК; при этом устанавливается бит ADCI - вырабатывается запрос прерывания. Адрес вектора прерывания АЦП - 53H. До окончания начавшегося преобразования и программного сброса бита ADCI новый запуск АЦП блокируется.

Предварительно необходимо инициализировать прерывание, связанное с АЦП:

• разрешить прерывание - установить бит IEN0.6 (EAD, адрес - AEH) РСФ IEN0 (адрес - A8H, побитовая адресация разрешена);

• задать уровень приоритета прерывания битом IP0.6 (PAD, адрес BEH) РСФ IP0 (адрес - B8H, побитовая адресация разрешена).

При одновременном поступлении запроса прерывания от АЦП и какого-либо другого запроса прерывания во всех случаях, кроме внешнего прерывания INT0 и прерывания последовательного порта SIO1, первым будет обработано прерывание АЦП.

Разработка структурно-функциональной схемы

Устройство состоит из следующих функциональных блоков:

· Блок микроконтроллера

Осуществляет функционирование микроконтроллера. Состоит из следующих элементов:

o С1, С2, X1 - схема тактового генератора. Осуществляет выработку внешнего сигнала тактирования микроконтроллера частотой 12МГц.

o С3, R1 - схема первоначального сброса микроконтроллера. Обеспечивает корректный запуск.

o D1 - сам микроконтроллер.

· Блок клавиатуры

Клавиатура состоит из 8 кнопок. Выбор уровня осуществляется нажатием одной из кнопок.

· Блок индикации текущего уровня

Состоит из дешифратора кода символа для индикатора D2 и семисегментного индикатора D3.

Выбор элементной базы

При разработке устройства были использованы следующие электронные компоненты:

·   Микроконтроллер 80С554. Этот микроконтроллер был выбран по причине хорошего соответствия поставленной задаче и низкой стоимости.

·   Микросхема 514ИД1, представляющая собой дешифратор кодов символов для семисегментного индикатора.

·   Семисегментный индикатор АЛС224.

Схема устройства

Таблица. Спецификация