AVR_MEGA16L_ADC_中断简易电压表程序

### AVR_MEGA16L_ADC_中断简易电压表程序 #### 概述 本文档将详细介绍一个基于ATmega16L微控制器的简易电压表程序的设计思路与实现方法。该程序利用了AVR系列微控制器的ADC（模拟数字转换器）功能，并结合中断技术实现了对输入电压的实时测量及结果显示在数码管上。通过对提供的代码片段进行分析，我们可以了解到程序的核心功能、设计思路以及关键的技术点。 #### 程序功能与设计 ##### 功能概述 该程序的主要功能是通过AVR系列微控制器中的ADC模块来采集外部模拟信号（电压），并将采集到的电压值转换为数字量，最后将这个数字量显示在数码管上。整个过程利用了中断技术来提高系统的响应速度和准确性。 ##### 关键技术点 - **模拟数字转换器（ADC）**: AVR微控制器内置的ADC模块是一种用于将模拟信号转换为数字信号的硬件设备。本程序中，ADC被配置为单端输入模式，选择ADC7作为输入通道，参考电源设置为AVCC。 - **中断**: 为了提高程序的实时性，本程序采用了中断机制。当ADC完成一次转换后，会触发一个中断，在中断服务程序中读取转换结果并重新启动ADC进行下一次转换。 - **数码管显示**: 本程序还涉及到了数码管的驱动逻辑。采集到的电压值经过一定的计算后，被转换为可以在数码管上显示的数字形式。 #### 代码解析 ##### ADC初始化 ```c void ADC_Init(void) { ADMUX = 0x67; // 单端ADC7输入，左对齐，参考电源AVCC ADCSRA = 0x9d; // ADC使能，禁止自动转换，ADC中断允许，7.3728M/32分频 SFIOR = 0x00; // 上拉自由控制 } ``` - `ADMUX`寄存器被设置为`0x67`，这表示选择了ADC7作为输入通道，并且使用AVCC作为参考电压。 - `ADCSRA`寄存器被设置为`0x9d`，这使得ADC处于使能状态，同时允许ADC中断，预分频器设置为7.3728MHz/32，即约为230KHz。 - `SFIOR`寄存器被设置为`0x00`，这表示不启用ADC的自由运行模式。 ##### 系统初始化 ```c void sys_init(void) { DDRA = 0x7f; // ADC7输入，其它为数码管段选 DDRC = 0xff; // 数码管位选 PORTC = 0xff; DDRB |= BIT(4); PORTB &= ~BIT(4); // 为了关我开发板上的LED PORTA &= 0x7f; PORTB &= ~BIT(4); ADC_Init(); SREG |= BIT(7); // 开总中断 } ``` - 初始化阶段主要涉及到了端口方向的设置，确保了ADC7作为输入，同时其他引脚被用作数码管的段选和位选。 - 调用`ADC_Init()`函数进行ADC的初始化配置。 - 设置`SREG`寄存器的第7位为1，即开启全局中断。 ##### 主循环 ```c void main(void) { sys_init(); ADCSRA |= BIT(6); // 启动一次AD转换 while (1) { float1 = 4.78 / 256; // 满电压值4.78V分为256份 per = (uint)(float1 * 10000); disp = (ADC_data * per); // 转换为电压的值 display_all(disp); // 显示电压值 } } ``` - 在主循环中，首先调用`sys_init()`进行系统初始化。 - 通过设置`ADCSRA`寄存器的第6位来启动ADC进行一次转换。 - 计算满量程电压值与ADC分辨率之间的比例关系，并根据此比例计算实际电压值。 - 最终将计算出的电压值通过`display_all()`函数显示在数码管上。 ##### 中断服务程序 ```c #prag mainterrupt_handler adc:15 void adc(void) { ADC_data = ADCH; // 取出转换结果 ADCSRA |= BIT(6); // 启动一次AD转换 } ``` - 当ADC完成一次转换后，会触发ADC中断。 - 在中断服务程序中，从`ADCH`寄存器读取转换结果，并重新启动ADC进行下一次转换。 #### 总结 本程序通过利用AVR微控制器的ADC功能与中断机制实现了一个简易的电压表。通过对硬件寄存器的合理配置和软件逻辑的编写，能够有效地将模拟电压信号转换为数字量，并实时地显示在数码管上。这种设计不仅具有较高的精度，还能满足实时性的要求，适用于多种电子设备中的电压监测场合。