Convertisseur analogique - numérique

Le convertisseur analogique numérique (ADC) transforme une valeur de tension analogique en une valeur numérique. Le niveau de tension autorisé en entrée de l'ADC d'un micro-contrôleur est entre 0 et 5.5V. La taille de la valeur numérique est de 10 bits, mais sa précision est de ±2 unités. L'erreur pourrait être plus importante, si l'énergie d'alimentation du micro-contrôleur n'est pas protégée contre les interférences. Un AVR contient des broches différentes pour la tension d'alimentation et la tension de comparaison. La tension d'alimentation séparée aide à contrer les interférences et ne doit pas être différent de 0.3V de différence avec la tension d'alimentation. La tension de comparaison définie la valeur de tension maximale. Par exemple, si la tension de comparaison est de 3V par rapport à une entrée de même tension sera lue comme 2¹⁰ - 1 (1023).

L'AVR ADC travaille sur l'approximation successive. Bref, la tension mesurée est comparée aux niveaux de tension spécifiques et les résultats sont reportés dans la liste de bits. Cette méthode est relativement lente, comme chacun des bits du résultat final est calculé séparément. AVR passe 13 cycles d'horloge pour chacune mesure, sauf pour le premier (le start-up), qui prend 25 cycles. Ces cycles ne sont pas les cycles obligatoires du contrôleur, mais des cycles alloués spécialement à l'unité ADC par le diviseur de fréquence. La fréquence ADC devrait être 50-200 kHz pour avoir une précision maximale, sur des fréquences plus hautes la précision diminue. Dans quelques cas il est plus important d'obtenir un grand nombre de lectures au détriment de la précision maximale, dans le cas où l'utilisation d'une plus grande fréquence est totalement justifiée. Selon la documentation AVR, une mesure prend 13-260 µS.

La valeur mesurée peut être lue comme une valeur de 8- à 10- bits. L'AVR lui-même est un dispositif de 8 bits, il a deux registres de 8 bits pour stocker les valeurs d'ADC. Il est possible de spécifier dans leur configuration si les deux premiers ou les deux derniers bits vont à un registre séparé. Si les deux bits les plus bas, qui caractérisent le résultat le plus bas, sont séparés, le résultat peut être lu comme une valeur de 8 bits - une telle combinaison est appelé un résultat aligné à gauche. L'autre combinaison, où les deux registres sont lus et la valeur est dans un format de 10 bits, est appelée un résultat aligné à droite.

Un AVR typique a 8 canaux d'entrée de tension analogique, la série ATtiny en ont seulement quelques-uns, quelques dispositifs ATMEGA en ont 16, mais il n'y a seulement qu'un convertisseur. Pour permettre d'utiliser des entrées différentes, le dispositif a un multiplexeur incorporé. L'entrée du multiplexeur est définissable en utilisant un registre spécial. L'unité ADC a encore plus de propriétés : l'utilisation du mode de veille du processeur pour convertir pour réduire l'interférence et l'option pour utiliser une tension de comparaison fixe interne (d'habitude 2.65 V, dans quelques modèles 1 V).

#include <avr/io.h>
 
int main()
{
	unsigned char result;
 
	// Choose AREF pin for the comparison voltage
	//   (it is assumed AREF is connected to the +5V supply)
	// Choose channel 3 in the multiplexer
	// Left align the result
	ADMUX = (1 << REFS0) | (1 << ADLAR) | (3);
 
	// Start the ADC unit,
	// set the conversion cycle 16 times slower than the duty cycle
	ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADSC);
 
	// Wait for the measuring process to finish
	while (ADCSRA & (1 << ADSC)) continue;
 
	// Read the 8-bit value
	result = ADCH;
}