F20-23 (1041603), страница 13
Текст из файла (страница 13)
AV+мкс1,5Режим одиночных входовДифференциальный режим0AGND100000преобр./сVREFAV+ВВпФ+1°C°CмВ/°CмВ900мкА10-1Кус(PGA) = 1Кус(PGA) = 1, Темп-ра = 0°CАктивный режим,100 тыс. преобразований/секНестабильность напряженияпитания±32.86776450±0.3Ред. 1.4мВ/В58C8051F020/1/2/36. 10-разрядный АЦП0 (C8051F022/3)Модуль АЦП0 МК C8051F22/3 состоит из 9-канального программируемого аналоговогомультиплексора (AMUX0), программируемого усилителя (PGA0), 10-разрядного АЦП последовательногоприближения с производительностью до 100 тыс. преобразований в секунду, устройства выборки-хранения(УВХ) и программируемого детектора диапазона (см.
рис.6.1). AMUX0, PGA0, режимы преобразования идетектор диапазона настраиваются программным путем при помощи регистров специального назначения (см.рис.6.1). Выбор источника опорного напряжения для АЦП0 описан в разделе 9 (для C8051F020/2) или в разделе10 (для C8051F021/3). Модуль АЦП0 (АЦП0, УВХ и PGA0) включен только тогда, когда бит AD0EN регистрауправления АЦП0 (ADC0CN) установлен в 1.
Сброс этого бита в 0 переводит АЦП0 в режим пониженногоэнергопотребления.Рисунок 6.1. Функциональная схема 10-разрядного АЦП0ADC0GTLADC0LTHADC0LTL20AIN2+AIN3-AIN4+AIN5-AIN6+AIN7-X10разрядныйАЦП+-последовательногоприближенияAGNDAD0CMДАТЧИКТЕМПЕРАТУРЫAD0ENAV+AD0ENAD0TMAD0INTAD0BUSYAD0CM1AD0CM0AD0WINTAD0LJSTAMX0SLAD0SC4AD0SC3AD0SC2AD0SC1AD0SC0AMP0GN2AMP0GN1AMP0GN0AMX0AD3AMX0AD2AMX0AD1AMX0AD0AIN67ICAIN45ICAIN23ICAIN01ICAGNDAMX0CF10ADC0CFADC0CNADC0H-AD0WINT10ADC0LAIN1AV+SYSCLKREF+9-канальныйаналоговый мультиплексорAIN0КОМБ.ЛОГИКА00Запускпреобразования 01Установка бита AD0BUSYПереполнение Таймера 310CNVSTR11Переполнение Таймера 2AD0CMADC0GTH6.1.
Аналоговый мультиплексор и программируемый усилительВосемь каналов AMUX могут использоваться для измерения внешних сигналов, девятый каналподключен к внутреннему датчику температуры (передаточная характеристика датчика температуры показанана рис.6.2). Каждая пара входов AMUX могут быть запрограммированы на работу в одиночном илидифференциальном режимах. Это позволяет пользователю выбрать наиболее подходящий режим измерения, идаже производить изменение режимов “на лету”. При сбросе все каналы AMUX настраиваются как одиночныевходы. Для управления AMUX используются два регистра: регистр выбора канала AMX0SL (см.
рис.6.6) ирегистр конфигурации AMX0CF (см. рис.6.7). В таблице на рис.6.6 приведены все возможные комбинациирежимов работы каналов AMUX. PGA усиливает выходной сигнал AMUX с коэффициентом усиления,определяемым битами AMP0GN2-0 регистра управления АЦП0 ADC0CF (см. рис.6.7). Коэффициент усиленияможет быть программно выбран из следующего ряда значений: 0.5, 1 (устанавливается при сбросе), 2, 4, 8, 16.59Ред. 1.4C8051F020/1/2/3Передаточная характеристика датчика температуры показана на рис.6.2.
Выходное напряжение (VTEMP)подается на вход PGA, когда датчик температуры выбран битами AMX0AD3-0 регистра AMX0SL; PGA будетусиливать это напряжение в соответствии с заданным коэффициентом усиления.Рисунок 6.2. Передаточная характеристика датчика температуры(Вольты)1.0000.9000.800VTEMP = 0.00286(TEMP C) + 0.7760.700коэффициент усиления PGA = 10.6000.500-50050100 (ºС)6.2. Режимы работы АЦПМаксимальная скорость преобразования АЦП0 – 100 тыс. преобразований в секунду. Частотадискретизации АЦП0 определяется частотой системного тактового сигнала, деленной на значение, задаваемоебитами AD0SC регистра ADC0CF.6.2.1.
Запуск преобразованияЗапуск преобразования может быть осуществлен одним из четырех способов, в зависимости отсостояния битов режима запуска преобразования АЦП0 (AD0CM1, AD0CM1) в регистре ADC0CN.Преобразование может быть инициировано:1) установкой в 1 бита AD0BUSY в регистре ADC0CN;2) переполнением Таймера 3 (т.е. непрерывное по времени преобразование);3) нарастающим фронтом внешнего сигнала запуска преобразования АЦП (CNVSTR);4) переполнением Таймера 2 (т.е. непрерывное по времени преобразование).Бит AD0BUSY устанавливается в 1 во время преобразования и сбрасывается в 0 после окончанияпреобразования. При сбросе бита AD0BUSY инициируется прерывание (если оно разрешено) и устанавливаетсяфлаг прерывания AD0INT (ADC0CN.5).
Преобразованные данные доступны в регистрах старшего и младшегослова данных АЦП, ADC0H и ADC0L соответственно. В регистровой паре ADC0H:ADC0L преобразованныеданные могут быть выровнены либо вправо, либо влево (см. пример на рис.6.11) в зависимости от состояниябита AD0LJST в регистре ADC0CN.Если преобразование инициируется установкой в 1 бита AD0BUSY, то для определения окончанияпреобразования следует опрашивать флаг AD0INT (можно также использовать прерывания от модуля АЦП0).Ниже приведена рекомендуемая процедура опроса:Шаг 1: Сброс в 0 бита AD0INT.Шаг 2: Установка в 1 бита AD0BUSY.Шаг 3: Опрос бита AD0INT до тех пор, пока он не станет равен 1.Шаг 4: Обработка данных АЦП0.Ред. 1.460C8051F020/1/2/36.2.2.
Режимы слеженияБит AD0TM регистра ADC0CN управляет режимом выборки-хранения АЦП0. По умолчаниюсостояние входа АЦП0 отслеживается непрерывно, за исключением момента преобразования. Установка в 1бита AD0TM переводит АЦП0 в энергосберегающий режим выборки-хранения. В этом режиме каждомупреобразованию предшествует (после сигнала запуска преобразования) период выборки, равный трем периодамсигнала дискретизации АЦП. Если для запуска преобразования в энергосберегающем режиме выборкихранения используется сигнал CNVSTR, то АЦП0 отслеживает входной сигнал только тогда, когда на входеCNVSTR присутствует сигнал низкого уровня; преобразование запускается нарастающим фронтом сигнала навходе CNVSTR (см. рис.6.3).
Кроме этого слежение может быть запрещено (отключено), когда весь МКпереведен в мало потребляющие режимы ожидания или остановки. Энергосберегающий режим выборкихранения также полезен в том случае, когда параметры AMUX и PGA часто изменяются, чтобы гарантировать,что время установления соответствует заданным требованиям (см. раздел 6.2.3).Рисунок 6.3. Временные диаграммы процесса преобразованияA. Временные диаграммы АЦП с внешним источником запускаCNVSTR(AD0STM[1:0]=10)12345678910 11 12 13 14 15 16Сигнал тактирования АЦПADC0TM=1ADC0TM=0Режим энергосбер-яили преобразованиеСлежениеПреобразованиеСлежение илипреобразованиеПреобразованиеРежим энергосбереженияСлежениеВ.
Временные диаграммы АЦП с внутренним источником запускаПереполнение Таймера 2, Таймера 3Установка в ‘1’ бита AD0BUSY(AD0STM[1:0]=00, 01, 11)12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19Сигнал тактирования АЦПADC0TM=1Режим энергосбер-яили преобразование Слежение1234Преобразование56789Режим энергосбережения10 11 12 13 14 15 16Сигнал тактирования АЦПADC0TM=061Слежение илипреобразованиеПреобразованиеРед. 1.4СлежениеC8051F020/1/2/36.2.3. Время установленияЕсли конфигурация входов АЦП0 изменяется (т.е. изменяются настройки AMUX и PGA), то послеэтого для обеспечения точности преобразования необходимо выдержать паузу длительностью не менееминимального времени установления сигнала. Время установления определяется сопротивлением AMUX0,емкостью накопительного конденсатора УВХ, сопротивлением внешнего источника сигнала и требуемойточностью преобразования.
На рис.6.4 показаны эквивалентные схемы входов АЦП0 как длядифференциального, так и для одиночного режимов работы. Следует отметить, что эквивалентная постояннаявремени для обоих схем одинакова. Требуемое время установления для заданной точности установления(settling accuracy – SA) можно приблизительно определить из уравнения 6.1. Если измеряется выходноенапряжение датчика температуры, то RTOTAL = RMUX. Следует отметить, что в энергосберегающем режимевыборки-хранения после запуска каждого преобразования выборка длится три периода сигнала дискретизацииАЦП.
Для большинства приложений эти три периода сигнала дискретизации будут соответствоватьтребованиям, предъявляемым ко времени установления. Абсолютная величина минимального времениустановления (выборки) приведена в таблице 6.1.Уравнение 6.1. Время установления сигнала АЦП0t = ln(2n/SA) x RTOTALCSAMPLEгде: SA – точность установления, задаваемая в долях МЗР (например, 0.25 для установления в пределах ¼ МЗР)t - требуемое время установления в секундахRTOTAL – сумма сопротивления AMUX0 и сопротивления внешнего источника сигналаn - разрешение АЦП в битах (10)Рисунок 6.4. Эквивалентные схемы входов АЦП0ОднофазныйрежимДифференциальныйрежимВыбор каналамультиплексораВыбор каналамультиплексораAIN0.xAIN0.xRMUX = 5kRMUX = 5kCSAMPLE = 10pFCSAMPLE = 10pFRCInput= RMUX * CSAMPLERCInput= RMUX * CSAMPLECSAMPLE = 10pFAIN0.yRMUX = 5kВыбор каналамультиплексораРед. 1.462C8051F020/1/2/3Рисунок 6.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
