除了洗衣机之外，家里的冰箱，电磁炉，电子锅，热水瓶等电器产品都渐渐走上数字化了，数字化的原因有几个，一是容易操作及控制，另一个是可以使用微控制器来控制其功能，使其功能增强及带来使用上的方便，例如温度控制、定时控制和压力控制等。

在自然界的各种讯号，如温度、湿度、压力、光、声音、气体皆是模拟讯号，要将自然界里的讯号做各种处理，就需要一个传感器将自然界的各种讯号，转换成电压或是电流讯号，再将模拟的电气讯号，透过一个模拟数字转换器（ADC），转成数字化的数据，再由一个微控制器的来对数字数据做处理。

要是将ADC内建于微控制器中，在使用上更加便利，也可大幅度的降低成本。将模拟数据做数字化的好处是容易处理、运算及显示，尤其是我们日常生活中的各种家电产品如冷气机、除湿机、电冰箱、洗衣机、微波炉、电磁炉、电毯 、电子锅、充电器、面包机、豆浆机、洗碗机、电暖器、充电器、烘碗机、烟雾侦测器、瓦斯侦测警报器、火灾侦测器、毒性气体侦测器、酒精测试器、血压计、体温计、压力计、温度计、重量计、体重计、距离测量仪、传真机、扫描仪、数字相机、复印机、胎压器、气压计、烤箱、亮度计、彩色电视机、电动按摩器等产品不胜枚举。

传感器

在使用ADC时，大部分都会与传感器互相搭配使用，传感器是一种能够将各种物理量如：温度、湿度、压力、光、声音、气体等变换为电气量的组件，因此其复杂度很深，在应用上很广泛。我们可以依照不同的用途来选择不同的传感器，再透过ADC转换，便可以制作出各种不同的产品，一般常见的传感器有温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、烟雾传感器、气体传感器等。

模拟数字转换器（ADC）

当微控制器要处理模拟讯号时，需要将模拟信号先透过模拟-数字转换器（ADC）加以转换，把模拟讯号转换成相对的数字讯号，此时就需要ADC。一般市售有单独的ADC IC，或者是内建有ADC之微控制器，就成本上的考虑，在需要微控制器做控制的产品上，使用有内建ADC功能之微控制器，较能节省成本，产品可靠度也较高，生产上较简单且组件库存较少，除非需要特殊规格的ADC及微控制器，才需要分别搭配特殊规格的ADC及微控制器IC。

ADC的参考电压有单独的一根接脚或是与IC的电源接在一起，内含模拟-数字转换器的微控制器亦是如此，若ADC参考电压为微控制器之工作电压，则微控制器脚位图上就只会标示一个工作电压（VDD）的脚位，而无ADC参考电压输入脚位。

ADC最重要之特性之一 : ADC的精确度，在一般所定义的ADC转换曲线如(图一)，X轴为输入电压，Y轴为数字输出值。（以10位ADC为例，LSB = ADC参考电压 ÷1024）

《图一 ADC转换曲线图》

当模拟电压输入在0.5LSB~1.5LSB之间时，经由ADC得到的转换值是1，由此类推到各个电压的转换值。所以一般使用时都必须先确定ADC的参考电压为何，再由转换结果的数字数据值，去得到模拟输入电压的范围。由上图可知，当ADC转换值为1时，我们可以因此得到模拟的电压值为1LSB±0.5LSB，0.5LSB为数字化过程中所必须牺牲掉的转换误差。一般常用的模拟-数字转换器为8位~10位，较精确的产品则需要12位~14位的ADC，本文将介绍一颗内含10位ADC的微控制器。

盛群半导体新推出一系列内建ADC之微控制器，在此针对其中一颗内含有10位ADC的微控制器（HT46R23）做介绍，此型微控制器不仅内建ADC，更加入PWM之控制输出功能，故其相当适合用来做温度控制、压力控制及湿度控制的各类型产品或家电产品。HT46R23的主要规格如(表一)所示。

HT46R23这颗内含10位ADC的微控制器，可以广泛用在各种产品上，其主要的定位是在于各种家电及工业控制方面，就其整个功能来说，提供了一个与I2C BUS兼容（SLAVE模式）的序列总线及两组PWM输出，PWM可用来做电流及电压控制，对于各方面的应用都非常适合。尤其是对于电源噪声的处理，该型微控制器在设计上特别考虑电源噪声之处理，故拥有极佳的抗噪声能力。

HT46R23微控制器说明

HT46R23使用8位精简指令集微控制器，内含63个功能强大的精简指令集，有8个硬件做成的堆栈（STACK），在呼叫子程序时，可以呼叫到8层之多。内建一个看门狗定时器（WDT），可以预防微控制器误动作时，将微控制器重新RESET，一个低电压侦测器（LVR），当电压过低时，会自动将微控制器RESET，避免微控制器的误动作。程序内存（PROGRAM ROM）的空间有4K可以使用，而且为一次刻录型，对于写程序来说，有很大的应用空间，对产品而言也有很大之弹性。如(图二)。

《图二 微控制器的方块图》

OPTION ROM

另外也提供OPTION ROM，提供OPTION在刻录的时候，视需求来选择哪一种功能，内建有192 byte的数据存储器（DATA MEMORY）空间，在中断部分提供了四种中断，外部中断接脚的中断、内部定时器或外部计数器的中断、10位ADC的中断或是序列总线的中断。

输入输出脚共有23根，其中PA有8根，PB有8根，PC有5根，PD有2根，其中PA3与PFD输出共享接脚，PA4与外部计数器输入脚共享，PA5与外部中断输入脚共享，PA6及PA7与序列总线接脚共享，PD0/PD1与PWM0/PWM1输出共享接脚，PB0~PB7与ADC模拟输入脚AN0~AN7共享。其中PA3与PFD输出功能共享，PD0/PD1则与PWM0/PWM1共享，是在刻录程序时，由OPTION项目所选择的，我们也可以只选择使用一般的I/O功能就好。

PA4当外部计数器输入脚时，PA4必须设为输入脚，PA5当外部中断输入脚时，PA5也必须设为输入脚。至于PB0~PB7与AN0~AN7 ADC模拟讯号输入，可以由软件选择要当模拟讯号输入或是数字讯号输入输出使用。16位的计时计数器输入，可以选择由外部计数器输入脚（PA4/TMR）输入，或是选择内部定时器当计时的参考频率。如(图三)。

《图三 微控制器脚位图》

由系统频率经过一个预除器，可以选择8个参考计时频率给16位的计时计数器，这8个计时频率，从系统频率到系统频率除以128。选择适当的频率给计时计数器，使用可以较弹性。另外PFD的输出频率，也是由16位计时计数器来控制，PFD的频率为16位计时计数器溢位的频率除2，假设16位计时记数器的输入为1μ秒，假设我们设定16位计时计数器内容为65286，则计数250次就会发生溢位，则PFD输出的周期为 : 1μ秒×（256－6）×2=500μ秒，所以PFD的频率为 1/500μ秒 = 2kHz，由以上可知只要设定16位计时计数器的数值，就可决定PFD的输出频率。提供两组PWM之功能，对于电流与电压的控制提供一个最佳的解决方案。如(图四)。

《图四 PWM电流参考图》

PD0/PWM0接脚输出串联一个电阻及电容接到一个NPN晶体管（B1），来控制上面PNP晶体管（B0）是否导通，在PWM输出高准位时，NPN晶体管及PNP晶体管皆在导通的状态，VCC电压对电感（L0）充电（IL增加）。当PWM输出低准位时，NPN晶体管及PNP晶体管皆在不导通的状态，VCC电压不对电感充电, 电感由经D0释放能量（IL下降）, 若on/off频率很高, IL几乎维持一定, 形成PWM方式定电流控制。

由PB0/AN0读入模拟电压值， 将电压值÷R0的电阻值，就可得到流经R0的电流，若是电流小于我们欲设定的电流，则增加PWM输出的DUTY来增加电流，若是电流大于我们欲设定的电流，则减少PWM输出的DUTY来减少电流，由此来做电流控制。利用控制PWM输出的DUTY，可以让电感储存的电流能量，维持在一定的大小，由此来做定电流控制。至于电压控制，亦是采用相同原理，但必需加入一个大电容，以达到稳定电压之功能。

当使用PWM功能时，需要在OPTION选项选择使用PWM功能，并且需选择PWM输出是除64或是除128，当写入PWM 缓存器之数值改变时则PWM输出之DUTY随之改变，该注意的是，一但选择除64或是除128之后，PWM之频率便固定，无法再由软件调整，其频率是固定系统频率除64（其PWM输出是6+2模式，其定义为PWM输出之频率为一般输出的4倍）或是除128（其PWM输出是7+1模式，其定义为PWM输出之频率为一般输出的2倍），若是要改变PWM之频率，只能改变系统频率来改变PWM之频率。

要让PWM之输出由PD0/PWM0或是PD1/PWM1输出，必须将PD0/PD1输出设定为输出脚，且必须写1到PD0/PD1缓存器的位置，写0会让PD0/PD1接脚，输出在LOW的状态。其PWM输出是（6+2）或（7+1）模式，其定义为PWM输出之频率为一般输出的4或2倍，其原理为将 PWM输出分为四或二段，输出低准位的部分及输出高准位的部分，平均各分为四或二段，若是无法分为四或二段的余数，就补在其中的一段。参考(图五)、(图六)。

《图六 PWM输出为（7+1）模式》