A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、 前言
　　HOLTEK微控器是由盛群所開(kāi)發(fā)，而盛群在1998年12月在竹科正式開(kāi)始營(yíng)運(yùn)，在短短的四年間即推出14種不同系列的微控器，其范圍包括有通用型與專用型微控器(MCU)，除一般應(yīng)用領(lǐng)域外，更涵蓋語(yǔ)音、通訊、計(jì)算機(jī)外設(shè)、家電等各專業(yè)領(lǐng)域，此外并提供各種電源管理，非易失性內(nèi)存等微控制器外圍組件，本文主要鎖定在具內(nèi)嵌式之模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之微控器，它可應(yīng)用于交換式電源供應(yīng)、電磁爐、電毯、電飯鍋、洗衣機(jī)、烘碗機(jī)、多功能電池充電器等。

　　二、 A/D系列之微控器

　　HT46系列的微控器具內(nèi)嵌式之模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，如表1所示。該系列的微控器是以是否含有LCD驅(qū)動(dòng)器，將它們分成兩大類八種微控器，每一種都包含兩種型式，其一為C型的MASK版本，適合大量生產(chǎn)使用；另一為R型的OTP版本，適合于少量或?qū)嶒?yàn)的場(chǎng)合。HT46X47（X是指R或C）微控制器適用于電池快速充電器的設(shè)計(jì)應(yīng)用，其內(nèi)嵌式之模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D及具脈波寬度調(diào)變的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（PWMD/A），對(duì)于設(shè)計(jì)電池充電器時(shí)，能省略外部A/D、PWMD/A、及模擬開(kāi)關(guān)等組件，使得生產(chǎn)成本大大地降低，PWMD/A之設(shè)計(jì)更是采用高頻設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)為可降低系統(tǒng)電力輸出級(jí)之電感線圈、尺寸與重量及提升電力運(yùn)用效率，而A/D轉(zhuǎn)換器共有四個(gè)信道，其分辨率為9bits，信道的選擇及A/D選項(xiàng)均采用軟件方式控制，在設(shè)計(jì)應(yīng)用上非常方便。
三、 工作原理

　　以HT46R47微控器為例，其內(nèi)嵌式之模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之工作原理系利用四個(gè)特殊緩存器來(lái)完成，分別是ADRL（20H）、ADRH （21H）、ADCR（22H）、和ACSR（23H）。ADRL和ADRH分別代表A/D轉(zhuǎn)換完成后的低、高字節(jié)，因此這兩個(gè)緩存器僅具有只讀的特性。而ADCR是控制A/D轉(zhuǎn)換的工作緩存器，它被用來(lái)定義A/D轉(zhuǎn)換的可用信道的數(shù)目、那一個(gè)模擬信道被選擇、開(kāi)始轉(zhuǎn)換位、及完成指示旗標(biāo)等，其位定義如表二所示。此外，ACSR緩存器可以被用來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)換的時(shí)序來(lái)源，如表三所示。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之使用方法如下：

　　1. 首先以PCR0-PCR2定義好端口B的配置，如表二所示，對(duì)于不需要用的信道建議關(guān)閉，以節(jié)省電源消耗。換言之，選擇剛好夠用的模擬信道數(shù)目，且從端口B的位0開(kāi)始依序指定，例如需要三個(gè)模擬信道、則可以使用位0、位1、及位2、。

　　2. 再來(lái)用ACS0-ACS2來(lái)選擇工作的模擬信道，如表2所示。
3. 然后再將START位給于上升及下降的訊號(hào)變化，如：0→1→0。當(dāng)START位由0→1時(shí)EOC會(huì)被設(shè)定成1。

　　4. 最后，等待EOC位變成0即表示轉(zhuǎn)換完成，其轉(zhuǎn)換后的結(jié)果存在ADRL和ADRH，其位的配置如表四所示。

　　模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用方法的最后步驟，必須經(jīng)常查看EOC旗標(biāo)，因此會(huì)浪費(fèi)許多寶貴的時(shí)間，HOLTEK也設(shè)計(jì)使用中斷的方法，來(lái)取得A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果，其中斷形成的先決條件有三：其一為A/D轉(zhuǎn)換完畢；其二是激活中斷向量；最后堆棧尚有空間，也就是說(shuō)不會(huì)造成堆棧溢出的情形。當(dāng)此三個(gè)條件滿足后，程序會(huì)直接跳至地址00CH處。