PIC單片機AD通道轉(zhuǎn)換函數(shù)問題解析

　　AD轉(zhuǎn)換

　　D轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換。顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。主要包括積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、Σ-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。

　　A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。

　　AD轉(zhuǎn)換分類

　　1）積分型（如TLC7135）

　　積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間（脈沖寬度信號）或頻率（脈沖頻率），然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率， 但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。

　　2）逐次比較型（如TLC0831）

　　逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)n次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辯率（《12位）時價格便宜，但高精度（》12位）時價格很高。

　　3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510）

　　并行比較型AD采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，又稱FLash（快速）型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。

　　串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為 Half flash（半快速）型。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度 又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路 規(guī)模比并行型小。

　　4）（Sigma/FONT》delta）調(diào)制型（如AD7705）

　　Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間（脈沖寬度）信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。

　　5）電容陣列逐次比較型

　　電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高 精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。

　　6）壓頻變換型（如AD650）

　　壓頻變換型（Voltage-Frequency Converter）是通過間接轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。其優(yōu)點是分辯率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換。

　　AD轉(zhuǎn)換器功能模塊圖

　　逐次逼近式ADC的轉(zhuǎn)換原理

　?。ㄒ?位的寄存器為例）A/D轉(zhuǎn)換器片內(nèi)有D/A轉(zhuǎn)換和電壓比較器

　　首先向片內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換器輸入1000 0000，若電壓比較器：VIN 》 VN （VN為片內(nèi)D/A轉(zhuǎn)換的輸出，VIN為A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓），N位寄存器的首位置1 （若VIN 《 VN，則寄存器首位寫0）；再向D/A轉(zhuǎn)換輸入1100 0000（首位寫0時，輸入0111 1111），若VIN 》 VN則寄存器第二位置1（若VIN 《 VN，則寫0）；再向D/A轉(zhuǎn)換輸入1110 0000（或0011 1111），若VIN 》 VN則寄存器第三位置1（若小于，則寫0）；依次下去直到寄存器第8位賦值結(jié)束，控制邏輯監(jiān)測到比較放大器進行8次后，EOC輸入信號，讓A/D轉(zhuǎn)換器將結(jié)果通過鎖存緩存器輸出至D0~D9。

　　AD0804工作原理

　　轉(zhuǎn)換狀態(tài)：

　　首先確保片選信號CS處于低電平（只有CS低電平轉(zhuǎn)換器才會工作），在AD0804轉(zhuǎn)換期間，INTR處于高電平，當(dāng)WR賦予一個低脈沖信號（該低脈沖時間要≧100ns，對51系列單片機而言，每條命令執(zhí)行時間即≧100ns）時，轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換，經(jīng)過一段時間（該時間長短與轉(zhuǎn)換器有關(guān)）的工作后，轉(zhuǎn)換結(jié)束。（注意：不工作時，WR引腳是處于高電平的，只有給予其一個低脈沖后，才開始轉(zhuǎn)換）

　　數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)：

　　同樣 確保片選信號CS處于低電平，轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束后，INTR將由轉(zhuǎn)換器自動清零（若不用中斷處理AD轉(zhuǎn)換器，IN腳可以不接），用單片機給TR引RD予低電平（注意：賦RD控制轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的鎖存器，若不給腳RD電平，將無法輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果）后，我們可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果從AD轉(zhuǎn)換器的11-18引腳腳讀走。（低WR低賦予脈沖信號時，要等待一段時間才能開始讀取，待讀取結(jié)束后，RD1） 腳要置.

　　PIC單片機AD通道轉(zhuǎn)換函數(shù)

　　由于PIC單片機有八路AD轉(zhuǎn)換通道，如果每路都寫一個轉(zhuǎn)換函數(shù)，哪樣非常麻煩并且不便于寫程序，緣此我寫了一段如下轉(zhuǎn)換可實現(xiàn)八路通用的函數(shù)：

　　uchar get_ad（uchar n） //帶通道選擇的AD采樣函數(shù)

　　{

　　uchar advalu;

　　ADCON0=n;

　　ADCON1=0x80; //1000 0000右對齊

　　delay（2）; //延時等待

　　ADGO=1; //啟動AD轉(zhuǎn)換

　　while（ADGO）; //等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束

　　advalu=ADRESH; //讀AD轉(zhuǎn)換的值

　　advalu*=256; //將讀回的AD值左移八位

　　advalu+=ADRESL; //加上低八位

　　return （advalu）; //返回AD值

　　}

　　調(diào)用如下，分別從0到7通道

　　ad0=get_ad（0xc1）;

　　ad1=get_ad（0xc9）;

　　ad2=get_ad（0xd1）;

　　ad3=get_ad（0xd9）;

　　ad4=get_ad（0xe1）;

　　ad5=get_ad（0xe9）;

　　ad6=get_ad（0xf1）;

　　ad7=get_ad（0xf9）;