A/D转换器设计与应用

一、 前言
　　HOLTEK微控器是由盛群所开发，而盛群在1998年12月在竹科正式开始营运，在短短的四年间即推出14种不同系列的微控器，其范围包括有通用型与专用型微控器(MCU)，除一般应用领域外，更涵盖语音、通讯、计算机外设、家电等各专业领域，此外并提供各种电源管理，非易失性内存等微控制器外围组件，本文主要锁定在具内嵌式之模拟/数字转换器之微控器，它可应用于交换式电源供应、电磁炉、电毯、电饭锅、洗衣机、烘碗机、多功能电池充电器等。

　　二、 A/D系列之微控器

　　HT46系列的微控器具内嵌式之模拟/数字转换器，如表1所示。该系列的微控器是以是否含有LCD驱动器，将它们分成两大类八种微控器，每一种都包含两种型式，其一为C型的MASK版本，适合大量生产使用；另一为R型的OTP版本，适合于少量或实验的场合。HT46X47（X是指R或C）微控制器适用于电池快速充电器的设计应用，其内嵌式之模拟/数字转换器A/D及具脉波宽度调变的数字/模拟转换器（PWMD/A），对于设计电池充电器时，能省略外部A/D、PWMD/A、及模拟开关等组件，使得生产成本大大地降低，PWMD/A之设计更是采用高频设计，其优点为可降低系统电力输出级之电感线圈、尺寸与重量及提升电力运用效率，而A/D转换器共有四个信道，其分辨率为9bits，信道的选择及A/D选项均采用软件方式控制，在设计应用上非常方便。
三、 工作原理

　　以HT46R47微控器为例，其内嵌式之模拟/数字转换器之工作原理系利用四个特殊缓存器来完成，分别是ADRL（20H）、ADRH （21H）、ADCR（22H）、和ACSR（23H）。ADRL和ADRH分别代表A/D转换完成后的低、高字节，因此这两个缓存器仅具有只读的特性。而ADCR是控制A/D转换的工作缓存器，它被用来定义A/D转换的可用信道的数目、那一个模拟信道被选择、开始转换位、及完成指示旗标等，其位定义如表二所示。此外，ACSR缓存器可以被用来设定转换的时序来源，如表三所示。模拟/数字转换器之使用方法如下：

　　1. 首先以PCR0-PCR2定义好端口B的配置，如表二所示，对于不需要用的信道建议关闭，以节省电源消耗。换言之，选择刚好够用的模拟信道数目，且从端口B的位0开始依序指定，例如需要三个模拟信道、则可以使用位0、位1、及位2、。

　　2. 再来用ACS0-ACS2来选择工作的模拟信道，如表2所示。
3. 然后再将START位给于上升及下降的讯号变化，如：0→1→0。当START位由0→1时EOC会被设定成1。

　　4. 最后，等待EOC位变成0即表示转换完成，其转换后的结果存在ADRL和ADRH，其位的配置如表四所示。

　　模拟/数字转换器使用方法的最后步骤，必须经常查看EOC旗标，因此会浪费许多宝贵的时间，HOLTEK也设计使用中断的方法，来取得A/D转换后的结果，其中断形成的先决条件有三：其一为A/D转换完毕；其二是激活中断向量；最后堆栈尚有空间，也就是说不会造成堆栈溢出的情形。当此三个条件满足后，程序会直接跳至地址00CH处。