1. Метод последовательного приближения

При использовании данного способа преобразования аналогового сигнала в код, из дополнительной аппаратуры в микроконтроллерном устройстве используются ЦАП и сравнивающий компаратор. Схема включения приведена на рисунке 4.22.

Рисунок 4.22 – Структурная схема аналого-цифрового преобразования по методу последовательного приближения

Микроконтроллер через порт Р1, работающий в режиме вывода, передает двоичные коды в ЦАП, выход которого соединяется с одним из входов компаратора. На второй вход компаратора подаётся преобразуемое напряжение. Сигнал с выхода компаратора подаётся на вход микроконтроллера.

На выходе компаратора формируется логический 0, если напряжение на выходе ЦАП (U_цап) меньше преобразуемого напряжения (U_x). Если U_цап>U_x, на выходе компаратора формируется логическая единица.

Программа аналого-цифрового преобразования (листинг 4.37) работает следующим образом: МК выдает через порт P1 байт данных, преобразуемый ЦАП в аналоговый сигнал U_цап и сравниваемый с входным аналоговым сигналом U_x, а затем анализирует результат сравнения. В зависимости от значения сигнала на входе INT0 МК или оставляет старший бит выводимого байта в 1, если U_цап<U_x, или сбрасывает его в 0, если U_цап>U_x. Затем аналогичным образом в порядке убывания весовых значений проверяется каждый бит выводимого байта.

Листинг 4.37 – Программа аналого-цифрового преобразования методом последовательного приближения

NEXT: ENOUGH:

.ORG 0000H MOV R0,#08H MOV R1, #01H MOV R2, #00H MOV A, R1 RR A MOV R1, A ORL A, R2 MOV P1, A JB INT0, ENOUGH MOV R2, A DJNZ R0, NEXT

; Адрес начала программы ; Инициализация счётчика битов ; Инициализация регистра сдвига ; Инициализация регистра ; результата ; Ротация регистра сдвига ; Логическое сложение регистра ; сдвига и регистра результата ; (Результат сохраняется в ; аккумуляторе) ; Выдача в порт результата ; сложения ; Проверка результата сравнения ; Если на выходе компаратора 1, ; то регистр результата не ; изменяется (переход), ; иначе результат логического ; сложения сохраняется в R2 ; Переход на начало цикла

2. Метод двойного интегрирования

Схема подключения к МК дополнительной аппаратуры показана на рисунке 4.23, временные диаграммы, поясняющие принцип метода двойного интегрирования, приведены на рисунке 4.24.

Рисунок 4.23 – Структурная схема аналого-цифрового преобразования по методу двойного интегрирования

Рисунок 4.24 – Временные диаграммы, поясняющие принцип метода двойного интегрирования

Первоначально на вход интегратора подается отрицательное напряжение E_оп. При этом на выходе интегратора через некоторое время установится отрицательный уровень, а на выходе компаратора будет сформирован сигнал логического 0.

Процесс преобразования состоит из двух этапов. Сначала производится интегрирование входного аналогового сигнала в течение строго определенного времени Т1. Отсчет интервала Т1 производится от момента t₀ перехода напряжения на выходе интегратора через нуль. Входной преобразуемый сигнал (для данной схемы) должен быть положительным. Затем в момент времени t₁ на вход интегратора подается опорное отрицательное напряжение E_оп и измеряется время интегрирования Т2, которое и будет пропорционально входному напряжению (U_вх).

Время Т1 выбирается так, чтобы при максимальном входном напряжении интегратор не вошел в насыщение.

Листинг 4.38 содержит программу аналого-цифрового преобразования методом двойного интегрирования. После выполнения программы результат сохраняется в регистрах TH0:TL0.

Листинг 4.38 – Программа аналого-цифрового преобразования методом двойного интегрирования

TIME:	.EQU #7FFFH	; Время интегрирования
	.ORG 0000H	; Адрес начала программы
	CLR EA	; Запрет всех прерываний
	MOV TMOD,#01H	; Настройка таймер-счётчика Т/С0
	MOV TL0, #<TIME MOV TH0, #>TIME	; Загрузка Т/С0
	SETB P1.1	; Настройка Р1.1 на ввод
	SETB P1.0	; Подача Еоп на вход интегратора
	JB P1.1, $	; Ожидание появления на выходе ; интегратора отрицательного ; уровня
	CLR P1.0 JNB P1.1, $ SETB TR0 JNB TF0,$	; Подача Uвх на вход интегратора ; ожидание момента Т0 ; Запуск Т/С0 ; Ожидание момента Т1
; НАЧАЛО ОБРАТНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ
	SETB P1.0	; Подача Еоп на вход интегратора
	MOV TL0, #00H MOV TH0, #00H JNB P1.1, $ CLR TR0 …	; Загрузка Т/С0 ; Ожидание появления на выходе ; интегратора отрицательного ; уровня ; Остановка счётчика Т/С0

Контрольные вопросы

1. Для чего необходимо преобразование кодов в микроконтроллерных устройствах?

52. Преобразование каких кодов наиболее часто выполняется микроконтроллером?

53. Для чего необходим двоично-десятичный код?

54. Как организуется преобразование из двоичного кода в двоично-десятичный и обратно?

55. Для чего необходимо преобразование последовательного кода в параллельный и обратно?

56. Что такое цифро-аналоговое преобразование и для чего оно нужно?

57. Опишите методы аналого-цифрового преобразования, применяемые в микроконтроллерных устройствах.