O documento discute o conversor analógico-digital (A/D) no microcontrolador PIC16F877A. Ele descreve as características do módulo A/D de 10 bits, como a amostragem do sinal analógico, os registradores de controle e os cálculos para conversão. Além disso, fornece exemplos de código para leitura do conversor A/D e processamento dos dados digitais.

1. 1
UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA – TECNOLOGIA
EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Sistemas Digitais e Microcontrolados
Conversor Analógico para Digital - PIC16F877A
Prof. Amauri Assef
amauriassef@utfpr.edu.br

2. Conversor Analógico para Digital
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Características do módulo A/D
 10 bits de conversão
 8 canais de entrada
 AN0 – RA0
 AN1 – RA1
 AN2 – RA2
 AN3 – RA3
 AN4 – RA5
 AN5 – RE0
 AN6 – RE1
 AN7 – RE2
 Tensões de referência config.
 Vref+ (superior)
 Vref- (inferior)

3. CHS2:CHS0
PCFG3:PCFG0
PCFG3:PCFG0
Conversor Analógico para Digital
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Diagrama em bloco do A/D

4. Conversor Analógico para Digital
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Modelo da entrada analógica
 Amostragem e retenção – sample and hold

5. Conversor Analógico para Digital
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Diagrama em blocos do tratamento do sinal analógico
Transdutor Condicionamento
do sinal
A/D
PIC16F877A
Grandeza física
de processo
(temperatura,
umidade,
pressão, etc.)
Sinal analógico
convertido em
tensão ou
corrente
Sinal analógico
condicionado

6. Conversor Analógico para Digital
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Definições
 O módulo conversor analógico-digital (A/D) realiza a conversão de uma tensão
analógica em valores digitais, isto é, números binários;
 Para o PIC16F877A a conversão do valor analógico em digital é realizada com
comprimento de 10 bits;
 Quanto maior a quantidade de bits maior a resolução e precisão do A/D
 Por exemplo: supondo que a tensão aplicada ao pino de A/D varia entre 0 a 5V
(tensão de fundo de escala), e o conversor possui 8 bits (N), a resolução é de:
 Alterando o conversor A/D para 10 bits, temos:

7. Conversor Analógico para Digital
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Conversão do sinal analógico em digital
 Parâmetros:
 A/D de 8 bits
 + Vref = Vdd = 5V
 - Vref = Vss = 0V
 Resolução de 19,61mV/bit
 Parâmetros:
 A/D de 10 bits
 + Vref = Vdd = 5V
 - Vref = Vss = 0V
 Resolução de 4,88mV/bit
Níveis de Tensão (V) Representação binária
0 B’0000 0000’
19,61m B’0000 0001’
... ...
5 B’1111 1111’
Níveis de Tensão (V) Representação binária
0 B’00 0000 0000’
4,88m B’00 0000 0001’
... ...
5 B’11 1111 1111’

8. Conversor Analógico para Digital
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Exemplos de cálculo para conversão A/D
 Parâmetros:
 A/D de 8 bits
 + Vref = Vdd = 5V
 - Vref = Vss = 0V
 Resolução de 19,61mV/bit
 2,5V = ?
 Parâmetros:
 A/D de 10 bits
 + Vref = Vdd = 5V
 - Vref = Vss = 0V
 Resolução de 4,88mV/bit
 2,5V = ?
5V → 255
2,5V → X
X = 127,5 ≈ 128
5V → 1023
2,5V → X
X = 511,5 ≈ 512

9. Conversor Analógico para Digital
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Registradores de 8 bits do módulo A/D
 ADCON0 (A/D Control Register 0):
 Controla a operação do módulo A/D
 ADCON1 (A/D Control Register 1):
 Configura as funções do PORTA e PORTE, e como o resultado será armazenado
 ADRESH (A/D Result High Register):
 Parte alta do resultado do A/D
 ADRESL (A/D Result Low Register):
 Parte baixa do resultado do A/D

10. Conversor Analógico para Digital
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Registrador ADCON0 (Endereço 1FH – Banco 0)
 ADCS1:ADCS0: Seleção do clock de conversão do A/D
em conjunto com o ADCON1
 00 - Fosc/2
 01 - Fosc/8
 10 - Fosc/32
 11 – Frc (clock derivado do oscilador interno RC)
 CHS2:CHS0: Seleção do canal analógico
 000 – canal 0 (AN0)
 001 – canal 1 (AN1)
 010 – canal 2 (AN2)
 011 – canal 3 (AN3)
 100 – canal 4 (AN4)
 101 – canal 5 (AN5)
 110 – canal 6 (AN6)
 111 – canal 7 (AN7)
 GO//DONE: Bit de status da conversão A/D
 0 – conversor A/D em espera
 1 – conversão A/D em progresso
 (setar este bit para iniciar conversão)
 ADON: Bit para ligar o módulo A/D
 0 – conversão A/D desligado
 1 – conversor A/D ligado

11. Conversor Analógico para Digital
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Registrador ADCON1 (Endereço 9FH – Banco 1)
 ADFM: Seleção do formato do resultado do A/D
 0 – justificado à esquerda
 1 – justificado à direita
 ADCS2: Seleção do clock em conjunto com os bits ADCS1: ADCS0 do registradorADCON0

12. Conversor Analógico para Digital
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Registrador ADCON1 (Endereço 9FH – Banco 1)
 PCFG3:PCFG0: Bits de controle de configuração do PORTA e PORTE

13. Conversor Analógico para Digital
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Registrador ADCON1 (Endereço 9FH – Banco 1)
 Resultado do A/D justificado

14. Conversor Analógico para Digital
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Exemplo:
1) Escrever o firmware para mostrar o valor de conversor A/D do canal 0 através dos LEDS
conectados no PORTD. Utilizar Fosc/2 e dividir o valor lido por 4 para condicionar o resultado em
8 bits:
2) Escrever, simular e testar o firmware para ler o resultado da conversão do módulo AD, canal 0.
Inicialmente piscar todos os LED do PORTD 5 vezes com atraso de 0,5 segundo. Na sequência,
movimentar o motor de passo de acordo com o resultado da conversão (RC0,RC3,RC4 e RC5):
3) Escrever o firmware para digitalizar o valor analógico do sensor de temperatura LM35 (10mV/°C) e
apresentar a temperatura equivalente no LCD 16x2:
Valor do ADC Descrição – Sentido 1 Valor do ADC Descrição – Sentido 2
<= 0,5V 4 passos de 4ms 2,5V < e <= 3,0V Motor parado
0,5V < e <= 1,0V 4 passos de 8ms 3,0V < e <= 3,5V 4 passos de 32ms
1,0V < e <= 1,5V 4 passos de 16ms 3,5V < e <= 4,0V 4 passos de 16ms
1,5V < e <= 2,0V 4 passos de 32ms 4,0V < e <= 4,5V 4 passos de 8ms
2,0V < e <= 2,5V Motor parado > 4,5V 4 passos de 4ms

15. Conversor Analógico para Digital
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CH_1 CH_2
ADC_POT
ADC_POT
ADC_LM35
ADC_LM35
CH_1
CH_2
RA0/AN0
2
RA1/AN1
3
RA2/AN2/VREF-/CVREF
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RE0/AN5/RD
8
RE1/AN6/WR
9
RE2/AN7/CS
10
OSC1/CLKIN
13
OSC2/CLKOUT
14
RC1/T1OSI/CCP2
16
RC2/CCP1
17
RC3/SCK/SCL
18
RD0/PSP0
19
RD1/PSP1
20
RB7/PGD
40
RB6/PGC
39
RB5
38
RB4
37
RB3/PGM
36
RB2
35
RB1
34
RB0/INT
33
RD7/PSP7
30
RD6/PSP6
29
RD5/PSP5
28
RD4/PSP4
27
RD3/PSP3
22
RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RC5/SDO
24
RC4/SDI/SDA
23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI
15
MCLR/Vpp/THV
1
U1
PIC16F877A
R11
10k
VDD
X1
CRYSTAL
C1
15pF
C2
15pF
R1
330
R2
330
R3
330
R4
330
R5
330
R6
330
R7
330
R8
330
D1
LED-RED
D2
LED-RED
D3
LED-RED
D4
LED-RED
D5
LED-RED
D6
LED-RED
D7
LED-RED
D8
LED-RED
R9
10k
VDD
R10
10k
VDD
50%
RV1
1k
VDD
27.0
3
1
VOUT
2
U2
LM35
VDD

16. Conversor Analógico para Digital
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Exemplo:
1)
unsigned int temp_res;
void main() {
TRISA = 0x01;
TRISD = 0X00;
while(1) {
temp_res = ADC_Read(0); // Le valor de 10 bits da conversão
PORTD = temp_res >> 2; // Normaliza em 8 bits
}
}