Аналогово-цифрові й цифро-аналогові перетворювачі
Відмінна риса багатьох сучасних 8-розрядних МК – інтегрований на кристал МК модуль багатоканального аналого-цифрового перетворювача (АЦП). Модуль АЦП призначений для уведення в МК аналогових сигналів з датчиків фізичних величин і перетворення цих сигналів на двійковий код з метою наступної програмної обробки. Структурна схема типового модуля АЦП зображена на рисунку 2.11.
Рисунок 2.11 – Структурна схема модуля АЦП
Багатоканальний аналоговий комутатор служить для підключення одного із джерел аналогових сигналів до входу АЦП. Вибір джерела сигналу для виміру здійснюється за допомогою запису номера каналу комутатора у відповідні розряди регістра керування АЦП. Зазначимо, що в модулях АЦП 8-розрядних МК передбачена тільки програмна установка номера каналу. Режим автоматичного послідовного сканування каналів із записом результату виміру кожного каналу в індивідуальну комірку пам'яті не реалізується.
Діапазон вимірюваних значень напруги аналогових входів визначається опорною напругою Uоп. Розв'язна здатність АЦП становить
Uоп /2n, де n – кількість двійкових розрядів у слові результату. Максимальне значення опорної напруги, як правило, дорівнює значенню напрузі живлення МК. Два виводи модуля АЦП використовуються для завдання опорної напруги: VREFH – верхня межа Uоп. VREFL – нижня межа. Різниця потенціалів на входах VREFH і VREFL і становить Uоп. Якщо вимірювана напруга Uвим ≥ VREFH,, то результат перетворення буде дорівнювати FF, код
00 відповідає напругам Uвим ≤ VREFL . Для досягнення максимальної точності виміру варто вибрати максимально припустиме значення Uоп. У цьому випадку напруга зсуву нуля вхідного буфера й нелінійність передатної характеристики АЦП будуть вносити відносно малі погрішності.
Джерелом синхронізації модуля АЦП може служити убудований RC- генератор або імпульсна послідовність тактування міжмодульних магістралей МК. У першому випадку частота синхронізації АЦП обов'язково виявиться оптимальною, яка рекомендується в технічному описі. У другому випадку обрана в результаті інших міркувань fBUS може виявитися невідповідною для модуля АЦП. На цей випадок у складі деяких модулів передбачений програмувальний дільник частоти fBUS.
Момент завершення кожного циклу перетворення відзначається установкою тригера готовності даних. Якщо переривання від модуля АЦП
дозволені, то генерується запит на переривання. Як правило, читання регістра результату скидає тригер готовності.
Більшість модулів АЦП має тільки режим програмного запуску: установка одного з бітів регістра режиму запускає черговий вимір. Найбільш універсальні модулі АЦП мають також режим автоматичного запуску, при якому після завершення одного циклу перетворення негайно починається наступний. Однак дані виміри кожного циклу повинні бути прочитані програмним способом .
Цифро-аналогові перетворювачі в складі МК є великою рідкістю. Модулі паралельних ЦАП можна зустріти лише в МК фірм Mitsubishi і Hitachi.
Функція цифро-аналогового перетворювача реалізується засобами модуля програмувального таймера. На одному з виводів МК формується високочастотна імпульсна послідовність із регульованою тривалістю імпульсу. Отриманий сигнал згладжується фільтром нижніх частот на операційному підсилювачі. Розв'язна здатність такого ЦАП визначається дискретністю регулювання коефіцієнта заповнення γ у режимі ШІМ.