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■4ビットA-Dコンバータ

　まず、4ビットA-Dコンバータを考えてみましょう。

測定電圧：0～5V
A-Dコンバータ変換範囲：4ビット
基準電圧(電源電圧)：5V

とします。

　　4ビットで表現できる数：0000～1111=0～15

入力： 0 1 2 3 4 5
A-D(10進) 0 3 6 9 12 15
A-D(16進) 0000 0011 0101 1001 1100 1111

　上の表のように0～5を0～15の16段階に変換することになります。

　式で表すと、次のようになります。

int(測定電圧/電源電圧*15)=A-Dコンバータ出力

int：計算結果の小数点以下切り捨て

【問題】
　次のようなA-Dコンバータがある。測定電圧に対するA-Dコンバータ出力を10進数と16進数で答よ。

測定電圧：0～5V
A-Dコンバータ変換範囲：4ビット
基準電圧(電源電圧)：5V

（その1） 3V
　　3/5*15=9(10進)・・1001(16進)

（その2） 2．5V
　　2.5/5*15=7.5→7・・0111

（その3） 4V
　　4/5*15=12・・1100

（その4） 4．1V
　　4.1/5*15=12.3→12・・1100

（その5） 4．2V
　　4.2/5*15=12.6→12・・1100

（その6） 4.3V12.9→12・・1100
　　4.3/5*15=

（その7） 4．4V
　　4.4/5*15=13.2→13・・1101

　上の問いからもわかるとおり、0.3V刻みでの表現になります。

　　　5/15=0.333・・

　この0.33を分解能といい、最小測定電圧幅を表します。0.3Vの分解能をもつといいます。

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■10ビットA-Dコンバータ

　PIC12F683のA-Dコンバータは、8または10ビットの性能をもっています。10ビットA-Dコンバータについて考えてみましょう。

測定電圧：0～5V
A-Dコンバータ変換範囲：10ビット
基準電圧(電源電圧)：5V

10ビット=00 0000 0000～11 1111 1111=0～1023

変換式
　　int(測定電圧/基準電圧*1023)=10ビットA-Dコンバータ出力

分解能(最小測定電圧)：5/1023=4.9mV

　PICのA-Dコンバータを10ビットで使うと、4.9mVの分解能があります。つまり、4.9mV単位での測定が可能ということになります。そんな高機能がこの小さなパッケージの中に収まっているなんて驚きです。

【問題】
　次のようなA-Dコンバータがある。測定電圧に対するA-Dコンバータ出力を10進数と16進数で答よ。

測定電圧：0～5V
A-Dコンバータ変換範囲：10ビット
基準電圧(電源電圧)：5V

（その1） 1V
　　int(1/5*1023)=204・・・00 1100 1100

（その2） 2V
　　int(2/5*1023)=409・・・01 1001 1001

（その3） 3V
　　int(3/5*1023)=613・・・10 0110 0101

（その4） 4V
　　int(4/5*1023)=818・・・11 0011 0010

（その5） 5V
　　(5/5*1023)=1023・・・11 1111 1111

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■A-Dコンバータの使い方

　PIC12F683でA-Dコンバータを使う方法を説明します。このPICにはA-Dそのものは一つだけ搭載されていますが、四つのポートを順次切り替えて使用することにより、4チャネルの測定が可能です。

(1) A-Dコンバータの使用ビットを決定します。8ビットか10ビットで使用できます。

#DEVICE 
ADC=10　//A-Dコンバータを10ビットで使用
//10bit=2^10=0～1023

(2)sAN0～sAN3の4チャネルを指定できます。VSS_VDDにより基準電圧を電源電圧に指定しています。

setup_adc_ports(sAN0 | sAN1 | sAN2 |VSS_VDD); //A-Dコンバータ使用宣言

(3) A-Dコンバータのクロック指定です。今回はメイン・クロックの32分周で使います。

setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_32); //A-Dコンバータ・クロック

(4) 使用するA-Dコンバータのチャネルを指定します。0～3の4チャネルが使えます。次に待機時間を入れます。最低でも20μs以上必要です。A-D変換の結果を変数に読み込みます。

set_adc_channel(0); //0チャネル指定
delay_us(20); //待機
th_adc=read_adc(); //変換結果読み出し

以上の手順により、PIC12F683のA-Dコンバータを使用することができます。

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■ 課題2

　A-Dコンバータ機能を使い、ジョイスティックのボリュームの値を読み取り、スロットル・スティックを半分以上上げるとLEDが点灯するプログラムを作りましょう。

// 赤外線2ch送信機TX2-006P　課題2
//　A-Dコンバータ
//　スロットルを半分以上上げるとLED点灯する
//　　ex2-006p.c PIC12F683用

#include<12f683.h>
　（その1）　//A-Dコンバータを10bitで使用
//読み込み値範囲：0～1023

#fuses INTRC_IO,NOWDT,PUT,NOPROTECT,NOMCLR
//ウオッチドック・タイマなし、パワーアップ・タイマ使用
//プロテクトなし、MCLRなし

#use delay(CLOCK=8000000)  //8MHz駆動
#byte GP=5
 #bit IROUT=GP.5
 #bit LED=GP.4
 #bit SW=GP.3

#define ON 1
#define OFF 0
#define HI 1
#define LOW 0

long th_adc,al_adc,vdd_adc;


//VR入力をA-Dコンバータより読み出し、各変数にセットする。
void adc_in(void)
{
  set_adc_channel(0);//スロットル・スティック読み込み
    delay_us(20);
     （その2） ;
  set_adc_channel(1);//エルロン・スティック読み込み
    delay_us(20);
    al_adc=read_adc();
  set_adc_channel(2);//10kΩボリューム読み込み
    delay_us(20);
    vdd_adc=read_adc();
}

//メイン・ルーチン

void main()
{
  int i;
  set_tris_a(0x0f);//GP0～GP4入力、GP5出力
  
   （その3） ;//A-Dコンバータ使用宣言
   （その4） ;//A-Dコンバータ・クロック
  setup_oscillator(OSC_8MHz);

  IROUT=OFF;
  LED=OFF;

  for(i=0;i<3;i++){
    LED=ON;
    delay_ms(250);
    LED=OFF;
    delay_ms(250);
  }

  while(1){
     （その5） ;

    if( （その6） ){
      LED=ON;
    }
    else{
      LED=OFF;
    }
  }
}

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■完成!

　　完成後、コンパイルし、PIC12F683に書き込んでください。
　　TX2-006Pの電源を入れると、LEDが3回点滅し、ファームウエアの正常起動を確認できます。
　　確認後、スロットル・スティックを徐々に上げてください。半分以上になるとLEDが点灯し、下げると消灯すれば完成です。

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■正解

（その1）#DEVICE ADC=10　（その2）th_adc=read_adc()　（その3）setup_adc_ports(sAN0 | sAN1 | sAN2 | 
VSS_VDD)（その4）setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_32)　（その5）adc_in()　（その6）th_adc > 512

　課題2のC言語ソース・ファイルとHEXファイルはこちらからダウンロードできます【ex2_006p.lzh】。

長野県飯田工業高校　竹内浩一