CONVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL

Las características del convertidor analógico digital del Atmega16 son las siguientes:

- Resolución de 10 bits: la salida tiene n=10 bits.

- 8 canales, pero solo realiza la conversión de datos provenientes de un canal en cada

momento.

- Si el voltaje de referencia es el que viene por defecto, es decir, 5 voltios, entonces:

- El tamaño del paso es de 5v/1024 = 4.88mv

- Exactitud es de +_ 2LSB, es decir, 9.76mv

- El ritmo del reloj del ADC puede ser diferente del ritmo de la CPU.

- El ADC está provisto de un prescalizador que decide el ritmo del reloj del ADC.

REGISTROS IMPORTANTES DEL ADC

Estos registros son los siguientes:

- ADCMUX

- ADCH/ADCL

- ADCCSRA

- SFIOR

ADMUX

- Permite seleccionar el canal del ADC.

- Configurar la justificación de los resultados del ADC.

- Seleccionar la referencia del ADC.

Los voltajes de referencia pueden ser:

- AREF, es el que viene por defecto. Voltaje interno apagado.

- AVCC, le colocamos un capacitor externo en el pin AREF.

- Voltaje interno de 2.56v y un capacitor externo en el pin AREF.

Normalmente se usa el modo AVCC, pero también se puede usar el modo AREF cuando la

señal analógica tiene un rango dinámico diferente.

La selección del canal del ADC también corre a cargo de este registro. Pero estos mismos bits

también permiten seleccionar la ganancia de las entradas diferenciales. Esta ganancia puede

ser de 1, 10 o 200.

Una bandera del registro ADCMUX nos permite elegir la forma en que vamos a expresar el

resultado obtenido. Las posibilidades se pueden ver en la siguiente figura:

Es importante leer en primer lugar el byte menos significativo y luego el más significativo.

ADCCSRA

Es un registro que nos permite

- habilitar la interrupción del ADC

- monitorizar las banderas del ADC

- seleccionar los bits del prescalizador

- configurar el modo de operación del ADC

Es de precisar que el ADC presenta dos modos de operación:

- manual: habilitamos el bit ADSC para iniciar la conversión.

- auto-disparo: un evento previamente configurado inicia la conversión del

convertidor.

En caso de usar el prescalizador, es de precisar que lo que se hace es dividir el reloj de la

CPU y usarla como el reloj del ADC.

SFIOR

Lo más relevante de este registro es que nos permite elegir el evento que provocara el inicio

de la conversión del ADC en el modo auto-disparo. Cabe decir que es una gran variedad de

eventos, algunos de los cuales son:

- comparador analógico.

- Interrupciones externas

- Eventos de los timers (desbordamiento, interrupciones).

PASOS PARA USAR EL ADC

Paso 1: configurar el ADC usando los registros ADCMUX, ADCCSRA y SFIOR.

- Se selecciona el canal

- Se selecciona el voltaje de referencia

- Se configura la justificación del resultado de la conversión.

- Habilitar o deshabilitar el auto-disparo del ADC

- Habilitar o deshabilitar la interrupción del ADC.

- Selección del prescalizador.

Paso 2: Iniciar la operación del ADC.

- Ponemos en alto la bandera ADSC del registro ADCCSRA.

Paso 3: Extraer el resultado

- Esperamos hasta que la bandera ADSC se pone a 0.

- Después leemos primero el byte ADCL y después ADCH.

EJEMPLO: escribir un programa que sea capaz de realizar la conversión de una señal

sinusoidal y mostrar el resultado en unos LEDs.

Paso 1: configuro el ADC.

- Canal: ADC0

- Tensión de referencia: AVCC =5V

- Justificación derecha o izquierda del resultado: izquierda, tomamos los 8 bits más

significativos, es decir, ADCH.

- Habilitar o deshabilitar el auto-disparo del ADC: deshabilitado.

- Habilitar o deshabilitar la interrupción del ADC: deshabilitado.

- Prescalizador: 2 (conversión más rápida).

El programa completo es el siguiente:

#include<avr/io.h> int main (void){ unsigned char result; DDRB = 0xFF; // set port B for output // Configure the ADC module of the ATmega16 ADMUX = 0b01100000; // REFS1:0 = 01 -> AVCC as reference, // ADLAR = 1 -> Left adjust // MUX4:0 = 00000 -> ADC0 as input ADCSRA = 0b10000001; // ADEN = 1: enable ADC, // ADSC = 0: don't start conversion yet // ADATE = 0: disable auto trigger, // ADIE = 0: disable ADC interrupt // ASPS2:0 = 001: prescaler = 2 while(1){ // main loop // Start conversion by setting flag ADSC ADCSRA |= (1 << ADSC); // Wait until conversion is completed while (ADCSRA & (1 << ADSC)){;} // Read the top 8 bits, output to PORTB result = ADCH; PORTB = ~result; } return 0; }

USANDO LA INTERRUPCION DEL ADC

Este enfoque es muy diferente del anterior. En el caso anterior hemos usado el polling para

saber cuándo realizar la lectura del ADC. Para lo cual, hemos estado controlando el estado

de una bandera, concretamente la bandera ADSC del registro ADCCCSRA.

En este caso, el ADC lanza una interrupción cuando se completa la conversión de los datos.

Para usar esta interrupción debemos habilitarla previamente en el registro ADCCSRA,

concretamente a través de la bandera ADIE.

Dentro del ISR es donde escribimos el código que nos permite leer el resultado de la

conversión del ADC, leyendo en primer lugar el ADCL y después el ADCH.

Ese modo es muchas veces combinado con el auto-disparo visto antes.

El mismo problema anterior pero con interrupciones es el siguiente:

#include<avr/io.h> #include<avr/interrupt.h> volatile unsigned char result; ISR(ADC_vect){ result = ADCH; // Read the top 8 bits, and store in variable result } int main (void){ DDRB = 0xFF; // set port B for output // Configure the ADC module of the ATmega16 ADMUX = 0b01100000; // REFS1:0 = 01 -> AVCC as reference, // ADLAR = 1 -> Left adjust // MUX4:0 = 00000 -> ADC0 as input ADCSRA = 0b10001111; // ADEN = 1: enable ADC, // ADSC = 0: don't start conversion yet // ADATE = 0: diable auto trigger, // ADIE = 1: enable ADC interrupt // ASPS2:0 = 002: prescaler = 2 sei(); // enable interrupt system globally while(1){ // main loop ADCSRA |= (1 << ADSC); // start a conversion PORTB = ~result; // display on port B } return 0; }