1. Jak poprzednio + potencjometr

Jednym z peryferiów układu ATMega8A jest komparator analogowy . Jest to układ porównujący dwa napięcia na wejściach: nieodwracającym AIN0 oraz odwracającym AIN1. Jeżeli napięcia na wejściu AIN0 jest większe od tego na AIN1 to wyjście komparatora (ACO¹⁾ - bit 5 rejestru ACSR²⁾) jest ustawiane jako logiczna 1. Wyjście komparatora może wywoływać przerwanie lub wpływać na Timer/Counter1. Komparator jest opisany w nocie katalogowej w rozdziale 21 Analog Comparator.

W tym rejestrze tylko 1 bit reguluje prace komparatora: ACME - Analog Comparator Multiplexer Enable. Jest to bit 3.

SFIOR |= (1<<ACME);
SFIOR &= ~(1<<ACME);

Możliwe jest ustawienie dowolnego pinu wejścia ADC jako wejścia odwracającego (zamiast AIN1). W takim przypadku ADC musi być wyłączony (bit ADEN w ADCSRA), natomiast bit ACME³⁾ w rejestrze SFIOR⁴⁾ musi być aktywny.

Za pomocą bitów MUX2:0 w rejestrze ADMUX wybiera się pin wejścia odwracającego komparatora:

Uwaga: Piny ADC6 i ADC7 są dostępne w układach ATMega8A produkowanych w obudowach QFN i MLF ale nie w DIP.

 ACSR |= (1<<ACD)|(1<<ACBG)|(1<<ACO)|(1<<ACI)|(1<<ACIE)|(1<<ACIC)|(1<<ACIS1)|(1<<ACIS0); 

Komparatory stosuje się np do:

• Sprawdzania napięcia baterii
• Cyfryzacji sygnałów czujników analogowych
• Detekcji przejścia przez zero
• Budowy oscylatorów
• Budowy buforów napięciowych
• Budowy przetworników ADC

Czasami użytecznym staje się zastosowanie układu zewnętrznego źródła napięcia odniesienia, które jest dużo stabilniejsze od dzielnika napięcia.

• 8 diod podłączamy do dowolnego wolnego portu
• Jeden z potencjometrów w konfiguracji dzielnika napięcia zasilania podłączamy do dowolnego wejścia multipleskera (piny oznaczone ADC w przykładowym kodzie połączony jest pin ADC7)
• Wejście AREF⁵⁾ sprzęgamy z dodatnią szyną zasilania za pomocą kondensatora (rzędu nF)

ISR(ANA_COMP_vect)
{
	PORT ^= 2;
	//PORT |= 0xFF;
}
 
int main()
{
	//Porty trzeba initializowac
 
	ADCSRA&=~(1<<ADEN); //ADC musi być wyłączone jeżeli kożystamy z multipleksera
 
	//Skozystamy z multipleksera
	SFIOR |= (1<<ACME);
	ADMUX |= 0x07;
 
	//konfigurujemy
	ACSR  |= (1<<ACD)|(1<<ACBG)|(1<<ACI)|(0<<ACIC)|(1<<ACIE)|(0<<ACIS1)|(0<<ACIS0);
 
	//uruchamiamy gaszac bit
	ACSR  &= ~(1<<ACD);
 
	sei();
 
	for(;;)
	{
		_delay_ms(50);
		if ((ACSR & (1<<ACO)))
			PORT |= 1;
		else
			PORT &= ~1;
	}

• Sprawdź jak układ zachowuje się po podłączeniu kondensatora do linii sygnału z potencjometru.
• Sprawdź zachowanie układu przy różnych ustawieniach ACIS.
• Podłącz źródło sygnału do komparatora bez pośrednictwa multipleksera.
• Zamiast korzystać z wewnętrznego źródła napięcia skorzystaj z zewnętrznego (potencjometr do wejścia AREF).
• Jeżeli posiadasz przyrządy pomiarowe, sprawdź przy jakich napięciach zachodzą zmiany.

Układy ATMega8 posiadają również wbudowany prosty przetwornik ADC korzystający z metody sukcesywnej aproksymacji. Jego parametry są zestawione w poniższej tabeli:

Poza tym:

• Sprzętowe wyrównanie bitów wyniku do lewej
• Dostępne wewnętrzne napięcie odniesienia 2.56 [V] (ADC Reference Voltage)
• Tryby pracy: ciągły (Free Running) lub pojedyńcza konwersja (Single Conversion Mode)
• Przerwanie wywoływane zakończeniem konwersji
• Tryb uśpienia do niwelowania zakłóceń generowanych przez układ (Sleep Mode Noise Canceler)

Napięcie jest odczytywane pomiędzy masą a jednym z pinów portu C wybieranym za pomocą multipleksera. W momencie przetwarzania wartość napięcia zostaje zapamiętana na czas konwersji dzięki czemu w czasie konwersji zmiany na mierzonym wejściu nie wpływają na wynik (Sample and Hold). ADC posiada osobny pin zasilania AVcc, jest to zabieg który ma na celu zmniejszenie zakłóceń pomiaru, szczegóły znajdują się w nocie katalogowej. Napięcie odniesienia może być dostarczone z wewnętrznego źródła lub z pinu AREF.

Moduł ADC uruchamia się zapalając bit ADEN⁹⁾ w rejestrze ADCSR¹⁰⁾. Bit ten włącza zasilanie modułu. <codeC>ADCSR |= (1«ADEN); ADCSR &= ~(1«ADEN);</code> 10 bitowy wynik konwersji trafia do rejestrów ADCH i ADCL. Wynik można przesunąć do lewej korzystając z bitu ADLAR¹¹⁾ w rejestrze ADMUX.

Jeżeli wynik 8 bitowy jest zadowalający wystarczy odczytać wartość z ADCH, jednak jeżeli chcemy poprawnie odczytać wartość 10 bitową należy na początku odczytać ADCL (w innym przypadku wartość może zmienić się w czasie odczytu i wynik zostanie zakłamany). Po odczycie ADCL rejestry są chronione przed zapisem a blokada zostaje zniesiona w momencie odczytu ADCH.

Konfiguracja sprzętowa jak w przykładach do komparatora!

#include "avr/io.h"
#include "avr/interrupt.h"
#include "util/delay.h"
#include "avr/sleep.h"
 
volatile uint8_t val;
 
ISR(ADC_vect)
{
	val=ADCH;
}
 
int main()
{
 
	//Konfiguracja portów!
 
	//Ustawiam ADC
	ADCSRA |= (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0);
 
	//Multiplekser
	ADMUX |= (1 << REFS0)|(0 << REFS1)|(1 << ADLAR)|0x07;
 
	ADCSRA |= (1 << ADEN)|(1 << ADIE)|(1<<ADATE);
 
	sei();
 
	ADCSRA |= (1 << ADSC);
 
	for(;;)
	{
		//PORT=val;
		//PORT=val/8;
		PORT=~(0xFF>>(val>>5));
	}
 
}

• SLAA013: Understanding Data Converters materiały TI
• Mastering Electronics: An ADC and DAC Integral Non-Linearity (INL)