单片机图形化编程：A/D和D/A转换

模/数转换器ADC(Analog-to-Digital Converter)，是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式，模/数转换器可以实现这个功能，在各种产品中都可以找到它的身影。与之相对应的DAC(Digital-to-Analog Converter)为数/模转换器，是模数转换ADC的逆向过程。

较其他带A/D转换的单片机，MSP430的ADC精度高，设计灵活巧妙，给数据采集系统的设计带来了全新的思路。MSP430系列单片机内部集成了ADC，为设计硬件电路提供了很大的方便。同时，不同单片机中集成了不同类型的ADC，有精度高但速度慢的16位ADC(ADC16)，有适用于多通道采集的ADC12，也有适用于高速度采集的ADC10，在MSP430G2系列单片机内部通常集成的是10位ADC。

1）ADC10模块

ADC10是MSP430单片机的片上模数转换器，其转换位数为10位(bit)，该模块内部是一个SAR型(Successive Approximation Register，逐次逼近型寄存器)的AD内核，可以在片内产生参考电压，并且具有数据传输控制器。数据传输控制器能够在CPU不参与的情况下，完成AD数据向内存任意位置的传输。它具有如下特点：

●最大转换速率大于200 kbit/s；

●转换精度为10位；

●采样保持器的采样周期可通过编程设置；

●可利用软件或者定时器（Timer-A）设置转换初始化；

●编程选择片上电压参考源，选择1.5 V或2.5 V；

●编程选择内部或者外部电压参考源；

●8个外部输入通道；

●具备对内部温度传感器、供电电压和外部参考源的转换通道；

●转换时钟源可选择；

●多种采样模式：单通道采样、序列通道采样、单通道重复采样、序列通道重复采样；

●提供自动数据传输方法；

●ADC的内核和参考源可分别单独关闭。

2）ADC12模块

ADC12是一个12位的模数转换器，并能够将数据保存在转换存储器中。该内核两个可编程的参考电压(VR+和VR-)定义转换的最大值和最小值。当输入模拟电压等于或高于VR+时，ADC12输出满量程值0FFFH，当输入电压等于或小于VR-时，ADC12输出0。ADC12共有12个转换通道，设置了16个转换存储器，用于暂存转换结果，合理设置后，ADC12硬件会自动将转换结果存放到相应的ADC12MEN寄存器中。每个转换器ADC12MENx都有自己对应的控制寄存器ADC12CTLx。控制寄存器控制各个转换寄存器必须选择基本的转换条件。ADC12具有以下特点：

●12位转换精度，1位非线性微分误差，1位非线性积分误差；(www.xing528.com)

●有多种时钟源提供给ADC12模块，而且模块本身内置时钟发生器；

●内置温度传感器；

●Timer_A/ Timer_B硬件触发器；

●配置有8路外部通道与4路内部通道；

●内置参考电源，并且参考电压有6种组合；

●模数转换有4种模式；

●16字转换缓存；

●ADC12可关断内核支持超低功耗应用；

●采样速度快，最高可达200 kbit/s；

●自动扫描；

●DMA使能。

课外拓展

ADC模块的常用性能指标：

①分辨率，表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量，它定义为转换器的满刻度电压与2n的比值，其中n为ADC的位数。如：一个12位的ADC的分辨率为满刻度电压的1/4096；

②量化误差，是由于有限数字对模拟数值进行离散取值（量化）而引起的误差。其理论值为一个单位分辨率，即±1/2 LSB；

③转换精度，其反映的是ADC模块在量化上与理想的ADC模块进行过A/D转换的差值；

④转换时间，指ADC模块完成一次A/D转换所需的时间，转换时间越短，越能适应输入信号的变化；

⑤电压范围、工作温度、接口特性以及输出形式等。