【文章內(nèi)容簡介】 出信號。Atmega8具有10位精度的逐次逼近型ADC，內(nèi)建采樣/保持電路。其特點為：；65～260us轉(zhuǎn)換時間（ADC的轉(zhuǎn)換時間表見表32），最高分辨率時采樣率可達(dá)到15kS/s；可選擇的左調(diào)整ADC讀數(shù)；連續(xù)轉(zhuǎn)換或單次轉(zhuǎn)換模式；ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷；基于睡眠模式的噪聲抑制器；可選的內(nèi)部ADC參考電壓。表3 2 AVR單片機(jī)片上A/D轉(zhuǎn)換時間條件采樣/保持（啟動轉(zhuǎn)換后的時鐘周期數(shù)）轉(zhuǎn)換時間（周期）第1次轉(zhuǎn)換25us正常轉(zhuǎn)換，單端13us自動觸發(fā)的轉(zhuǎn)換2us正常轉(zhuǎn)換，差分（Atmega16）13/14us ADC相關(guān)寄存器Atmega8共有三個ADC寄存器，它們分別為ADC多工選擇寄存器、ADC數(shù)據(jù)寄存器、ADC控制和狀態(tài)寄存器。(ADMUX)ADMUX是多路復(fù)用選擇寄存器，也是單片機(jī)64個I/O寄存器之一，ADMUX各位定義如表33所示。表3 3 ADMUX各位定義位76543210位符號REFS1REFS0ADLARMUX3MUX2MUX1MUX0 (1）REFSREFS0(位7和位6)：參考電壓選擇位這些位用于選擇ADC的參考電壓。若在ADC轉(zhuǎn)換過程中，這些位重新進(jìn)行設(shè)置，只有在當(dāng)前ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束(ADCSRA寄存器的ADIF置位)后改變才會生效。如果ADC的參考電壓選用內(nèi)部電壓參考源，AREF引腳上不將不需要施加外部參考電壓，只能在與地之間并接抗干擾電容。ADC的電壓參考源如表34所示。表3 4 ADC的電壓參考源REFS1REFS0參考電壓選擇00AREF，內(nèi)部關(guān)閉01AVCC，AREF引腳外加濾波電容10保留11，AREF引腳外加濾波電容 (2)ADLAR(位5):ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果左對齊選擇位ADLAR叫做ADC結(jié)果左端對齊選擇位，用于決定ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果在ADC數(shù)據(jù)寄存器中的存放格式。若使ADLAR=0，則ADC中數(shù)字量按“右對齊”格式存放；若ADLAR=1，則ADC中數(shù)字量按“左對齊”格式存放。無論何時對ADLAR位進(jìn)行改變，都會立即對ADC數(shù)據(jù)寄存器產(chǎn)生影響。(3)MUX3～MUX0(位3～位0)MUX3～MUX0稱為ADC模擬通道選擇位，用于設(shè)定ADC7～ADC0、和GND中哪一路模擬電壓被A/D轉(zhuǎn)換，選擇關(guān)系如表35所示。表3 5 ADC通道選擇表MUX3..MUX0單端輸入通道0000ADC00001ADC10010ADC20011ADC3表3 6 ADC通道選擇表（續(xù)）MUX3..MUX0單端輸入通道0100ADC40101ADC50110ADC60111ADC71000100110101011110011011110()11110V(GND)2. ADC數(shù)據(jù)寄存器ADCH和ADCLADC稱為單片機(jī)的數(shù)據(jù)寄存器，二進(jìn)制16位，是由ADCH和ADCL拼裝而組成的，用于存放A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量。ADC中10位數(shù)字量有“左端對齊”和“右端對齊”兩種存放格式，受ADMUX寄存器中ADLAR位控制。若ADLAR=0，則ADC寄存器中數(shù)據(jù)為“右端對齊”；若ADLAR=1，則ADC寄存器為“左端對齊”。在“左端對齊”和“右端對齊”兩種格式下，ADC中數(shù)字量的存放形式如表38和表39所示。表3 7 ADC在右端對齊下的數(shù)據(jù)格式(ADLAR=0)位15141312111098位符號ADC9ADC8位符號ADC7ADC6ADC5ADC4ADC3ADC2ADC1ADC0表3 8 ADC在左端對齊下的數(shù)據(jù)格式(ADLAR=1)位15141312111098位符號ADC9ADC8ADC7ADC6ADC5ADC4ADC3ADC2位符號ADC1ADC0為了確保ADC中所讀數(shù)字量為同一次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，ADC數(shù)據(jù)寄存器在用戶讀出ADCL后便被凍結(jié)，ADC中不能把新的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入進(jìn)去，直到ADCH寄存器被讀出以后為止。因此，如果ADC中數(shù)據(jù)采用左端對齊的格式，并且只需8位轉(zhuǎn)換精度，那么用戶僅需讀取ADCH寄存器足矣；否則，用戶必須先讀ADCL，后讀ADCH，兩次讀出之間不能插入其它任何指令。3. ADC控制和狀態(tài)寄存器(ADCSRA) ADCSRA被稱之為ADC控制和狀態(tài)寄存器。用戶可以通過IN/OUT指令對它進(jìn)行讀寫，也可對其中的每一位進(jìn)行位尋址。ADCSR中各位定義如表36所示。表3 9 ADCSR各位定義位76543210位符號ADENADSCADFRADIFADIEADPS2ADPS1ADPS0(1)ADEN(位7)ADEN的名稱為ADC使能位，用于控制ADC是否使能。如果ADEN=1，則ADC被使能；如果ADEN=0，則ADC被關(guān)閉。(2)ADSC(位6)ADSC名為ADC啟動轉(zhuǎn)換位。在單次轉(zhuǎn)換模式下，置位ADSC能夠啟動一次A/D轉(zhuǎn)換；在連續(xù)轉(zhuǎn)換的模式下，將ADSC置位會啟動第一次A/D轉(zhuǎn)換。先使ADEN=1然后使ADSC=1或者ADEN和ADSC同時設(shè)置為1，ADC首次進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過25個ADC時鐘后本次A/D轉(zhuǎn)換完成；在以后各次常規(guī)A/D轉(zhuǎn)換中，每次A/D只需要13個ADC時鐘時間。 在每次A/D轉(zhuǎn)換過程中，ADSC始終處于1狀態(tài)，只有在A/D轉(zhuǎn)換完成后才變?yōu)?狀態(tài)。強(qiáng)制寫0無效。 (3)ADFR（位5） ADFR是ADC轉(zhuǎn)換模式的選擇位。如果使ADFR=0，則ADC被設(shè)定成單次轉(zhuǎn)換模式或者連續(xù)轉(zhuǎn)換模式的終止?fàn)顟B(tài)；如果使ADFR=1，則ADC被設(shè)定成連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。在連續(xù)轉(zhuǎn)換的模式之下，模擬輸入電壓被連續(xù)采樣，ADC數(shù)據(jù)寄存器也被不斷地更新。(4)ADIF(位4)ADIF被稱為ADC(完成)中斷標(biāo)志位，是一個狀態(tài)位，用于指示當(dāng)前ADC中斷是否存在。如果ADIF=0，則表示沒有A/D轉(zhuǎn)換或本次A/D轉(zhuǎn)換尚未完成，ADC還未更新；如果ADIF=1，則表示本次A/D轉(zhuǎn)換已完成，ADC也已更新。(5)ADIE(位3)ADIE被稱為ADC中斷允許位，用于控制ADC中斷是否被允許。如果ADIE=1，那么ADC中斷被允許；如果ADIE=0，那么ADC中斷被關(guān)閉。一旦ADIF=1，而且ADIE和SREG的位I也被置為1，則單片機(jī)便會響應(yīng)中斷從而進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序執(zhí)行。 (6)ADPS2～ADPS0(位2～位0)ADPS2～ADPS0叫做ADC時鐘預(yù)分頻選擇位，用于決定系統(tǒng)主時鐘和ADC時鐘之間的分頻率，如表37所示。表3 10 ADC時鐘分頻ADPS2ADPS1ADPS0分頻率0002001201040118100161013211064111128 Atemga8的PWM功能Atmega8單片機(jī)定時器/計數(shù)器1除了可以設(shè)置為一般模式以及CTC(比較匹配清零計數(shù)器)模式以外，還可設(shè)置為相位可調(diào)PWM、快速PWM以及相應(yīng)頻率可調(diào)PWM模式，通過外部運算放大器從而構(gòu)成8位、9位、10位或16位的D/A轉(zhuǎn)換器。 PWM波形發(fā)生器選擇PWM波形發(fā)生器選擇控制位，在T/C1的控制寄存器A和控制寄存器B中的WGM13..WGM10位。T/C1控制寄存器A和控制寄存器B如表310和表311所示。表3 11 T/C1的控制寄存器A(TCCR1A)位76543210位符號COM1A1COM1A0COM1B1COM1B1FOC1AFOC1BWGM11WGM10表3 12 T/C1的控制寄存器B(TCCR1B)位76543210位符號ICNC1ICES1WGM13WGM12CS12CS11CS10TCCR1A中WGM11和WGM10被稱為波形發(fā)生器模式控制位，同TCCR1B中的WGM13和WGM12組合，用于控制T/C1的計數(shù)方式和工作方式(計數(shù)上限值)，以及確定波形發(fā)生器的工作模式，如表312所示。表3 13波形發(fā)生器模式的確定模式WGM1[3..0]T/C1工作模式計數(shù)上限值(TOP)OCR1A/OCR1B更新TOV1置位00000一般模式0xFFFF立即0xFFFF100018位PWM，相位可調(diào)0x00FFTOP0x0000200109位PWM，相位可調(diào)0x01FFTOP0x00003001110位PWM，相位可調(diào)0x03FFTOP0x000040100CTCOCR1ATOP0xFFFF501018位PWM，快速0x00FF立即TOP601109位PWM，快速0x01FFTOPTOP7011110位PWM，快速0x03FFTOPTOP81000PWM，相位和頻率可調(diào)ICR10x00000x000091001PWM，相位和頻率可調(diào)OCR1A0x00000x0000101010PWM，相位可調(diào)ICR1TOP0x0000111011PWM，相位可調(diào)OCR1ATOP0x0000121100CTCICR1立即0xFFFF131101保留141110PWM，快速ICR1TOPTOP151111PWM，快速OCR1ATOPTOP通過設(shè)定WGM13～WGM10=10或11，可以把T/C1設(shè)定成相位可調(diào)PWM模式，以便能在OC1A/OC1B引腳上產(chǎn)生高精度相位可調(diào)PWM波，在這種模式之下，TCNT1為一個雙程的計數(shù)器，可以從0一直增加到TOP值，并且在下一個計數(shù)脈沖到達(dá)之時改變計數(shù)的方向，從TOP值開始一直減小到0。在正向比較匹配(COM11: COM10=2)(見表313)模式下，如果正向加1的過程中TCNT1的計數(shù)值和OCR1A/OCR1B的輸出比較值發(fā)生相同匹配，則OC1A/OC1B被置零，OC1A/OC1B引腳輸出為低電平；如果反向減1過程中TCNT1的計數(shù)值和OC1A/OC1B輸出比較相同，則OC1A/OC1B被置位，OC1A/OC1B引腳輸出為高電平。在反向比較匹配(COM11: COM10=3)模式下，如果正向加1過程中TCNT1的計數(shù)值和OCR1A/OCR1B輸出比較值相同匹配，則OC1A/OC1B被置位，OC1A/OC1B引腳輸出為高電平；如果反向減1過程中TCNT1的計數(shù)值和OC1A/OC1B輸出比較相同，則OC1A/OC1B被置零，OC1A/OC1B引腳輸出低電平。通過設(shè)置T/C1控制寄存器A可以設(shè)定通道A以及通道B的輸出比較模式， T/C1在OC1A/OC1B引腳上輸出波形的頻率由TCNT1計數(shù)上限決定，該計數(shù)上限值越大，輸出波形頻率越低；輸出波形起始脈寬和相位由輸出比較寄存器OCR1A/OCR1B中設(shè)定的比較匹配值來決定[2]。OCR1A為T/C1輸出比較匹配寄存器A，由OCR1AH跟OCR1AL拼裝成，其值可以用單片機(jī)通過程序來設(shè)定。隨著TCNT1不斷計數(shù)，OCR1A中設(shè)定值一次一次地和TCNT1中實時值進(jìn)行比較，一旦比較相等便將TIFR中的OCF1A(T/C1輸出比較匹配A中斷標(biāo)志位) 置位以及向單片機(jī)請求一次中斷，并改變一次OC1A(PB1)引腳上的電平值。OCR1B以及OCR1A的情況類似，當(dāng)OCR1B的值和TCNT1的實時值比較相等時，也會將TIFR中的OCF1B(T/C1輸出比較匹配B中斷標(biāo)志位) 置位以及向單片機(jī)請求一次中斷，亦會在OC1B(PB2)引腳上產(chǎn)生相應(yīng)波形。表3 14相位可調(diào)PWM模式COM1A1/COM1B1COM1A0/COM1B0說明00OC1A/OC1B不占用PB1/PB201WGM3=0時，OC1A/OC1B不占用PB1/PB2WGM3=1時，比較匹配時觸發(fā)OC1A/OC1B10加1計數(shù)中比較匹配時清零OC1A/OC1B減1計數(shù)中比較匹配時置位OC1A/OC1B11加1計數(shù)中比較匹配時置位OC1A/OC1B減1計數(shù)中比較匹配時清零OC1A/OC1BCS12～CS10為T/C1時鐘選擇位，用來對TCNT1輸入時鐘源加以選擇控制，如表314所示。表3 15 T/C1的時鐘源選擇CS12CS11CS10T/C1時鐘源000無時鐘源(T/C停止計數(shù))001/1(系統(tǒng)時鐘)010/8(來自預(yù)分頻器)011/64(來自預(yù)分頻器)100/256(來自預(yù)分頻器)101/1024(來自預(yù)分頻器)110外部T1引腳，下降沿驅(qū)動111外部T1引腳，上升沿驅(qū)動4硬件電路設(shè)計 工頻220V交流電壓經(jīng)變壓器降壓后，變?yōu)?8V，對該電壓整流濾波后，再經(jīng)7815得到15V電壓，其中一路電壓直接作為開關(guān)變換電路的輸入電壓，另外一路將通過7805得到5V的電壓，再經(jīng)過電容的濾波作