AVR работа с АЦП

АЦП или Аналого Цифровое Преобразование. Как ни странно, преобразует аналоговое значение напряжения в цифровое, с которым удобнее работать микроконтроллеру. Он это делает на подобие компаратора, сравнивая напряжение на выходе с некоторым опорным напряжением.

От разрешения АЦП зависит его точность. к примеру если опорное напряжение 5 Вольт, АЦП 10 битный. то на каждый бит приходиться     5 / ( 2^10 - 1 )      = 0.00489 или 5 мВ. Точнее замерить нельзя.

За настройку АЦП отвечает регистр ADSCRA 

7 ADEN включение АЦП

1 ON  

0 OFF

6 ADSC отвечает за запуск АЦП, если настроено однократное преобразование, то по выполнении ставиться 0, нужно вручную ставить 1 чтобы снова запустить АЦП.

5 ADFR выбор режима работы АЦП

0 – режим однократного преобразования

1 – режим непрерывного преобразования

4 ADIF флаг прерывания, выставляется 1 при завершении преобразования.

3 ADIE разрешение прерывания

0 – прерывание запрещено

1 – прерывание разрешено

2 1 0 ADPS выбор частоты работы АЦП

CK = тактовая частота микроконтроллера

000         СК/2

001         СК/2

010         СК/4

011         СК/8

100         СК/16

101         СК/32

110         СК/64

111         СК/128

За выбор опорного напряжения и выбора выводов АЦП отвечает ADMUX

7-6 REFS выбор опорного напряжения, максимальное напряжение которое может измерить АЦП. Изменения происходят после завершения текущего преобразования.

00    AREF

01    AVcc, с внешним конденсатором на AREF

10    Зарезервировано, не используется.

11    Внутренний 2.56В  источник, с внешним конденсатором на AREF

5 ADLAR определяет как значение АЦП запишется в регистры ADCL и ADCH. Т.к АЦП 10 битный 1 регистра мало. Значение обоих регистров хранится в ADCW.

4-0 MUX# определяет вывод МК откуда будет считываться значение АЦП. (ATmega8)

0000      ADC0

0001      ADC1

0010      ADC2

0011      ADC3

0100      ADC4

0101      ADC5

0110      ADC6

0111      ADC7

Готовый проект в протеусе

#include <avr io.h>
#include <avr interrupt.h>

//прерывание
ISR(ADC_vect)
{    
 unsigned int ADCdata, voltage_0, voltage, voltage_2, voltage_3;
 ADCdata = ADCW; // В ADCW хранится напряжение в двоичном коде
 voltage_0 = ADCdata * 48875 / 10000; // 5 вольт / 1023 = 4.8875
 voltage = voltage_0 % 10000 / 1000;  
 voltage_2 = voltage_0 % 1000 / 100;
 voltage_3 = voltage_0 % 100 / 10;


 PORTC = voltage;
 PORTD = voltage_2;
 PORTB = voltage_3;

 ADCSRA = ADCSRA | 0x40;// Регистр для начала нового преобразования 0b01000000
}

int main (void)
{
 DDRB = 0xFF;
 DDRD = 0xFF;
 DDRC = 0xFF;
 ADMUX = 0x00; // PA0
 ADCSRA = 0b11001110; 

 PORTB = 0x00;
 PORTD = 0x00;
 PORTC = 0x00;
 
 sei();
 while(1); 
}

Как выглядит схема в Proteus

Подаем напряжение на PA0. Затем преобразуем его в цифровое, и выдаем нужные значения в порты в двоичном коде. Целые в Port B,  десятые в Port C и сотые в Port D.
То есть у нас 2,35 Вольта.

Теперь нужно преобразовать значение из ADCW ( здесь храниться значение напряжения ) в информацию с которой легко работать..
АЦП (в моём случае) сравнивает значение аналогового входа с напряжением питания.
АЦП 10 битный, значит когда на входе 5 Вольт, в ADCW 2^10-1 = 1023.

Теперь нужно воспользоваться формулой
Вольты = ADCW * Напряжение с которым сравниваем / разрешение
В нашем случае

Вольты = ADCW * 5 / 1023
Я где-то прочитал что лучше не писать дроби а записывать таким образом:
5 / 1023 = 0.0048876 = 48876 / 10000000

Но мне нужны десятые и сотые доли вольта, поэтому я умножаю 5 на 1000 чтобы были не дроби а целые числа.

5000 / 1023 = 4.8875 = 48875 / 10000

Еще советуют ADCW засунуть в unsigned int

В конце выглядит так

unsigned int ADCdata
ADCdata = ADCW

voltage_0 = ADCW * 48875 / 10000

Значит у нас уже в переменной хранится  четырёхзначное число обозначающее вольты к примеру 3524 что равно 3,524 вольта.

нам остается из него выделять то что нужно нам.

voltage = voltage_0 % 10000 / 1000

voltage_0 наше чертырёхзначное число.

берём из него остаток при делении на 10000, у нас получилось бы 3524

дальше делим это на 1000, т.к это int у нас будет целое число то есть 3.

В итоге voltage = 3

Выводим 3 в двоичном коде на нужный нам порт.

Проделываем то же самое с десятичной и сотой частью.

Информация:
samou4ka.net
avrlab.com
chipenable.ru
radioparty.ru
my-avr.at.ua
myrobot.ru
avr-tutorials.com
Скан книги "Шпак Ю.А. - Программирование на языке C для AVR и PIC" С хорошим примером работы АЦП.

1 2