更加实用的ADC转换程序
来接着继续分享单片机的一些学习经历,上一次,我们写了一个测试电压的程序,但是这样的程序是不实用的,所以我们这一节,来介绍个比较实用的程序,还是测电池电压,然后我们解释一下这个代码,这一节狠狠狠重要。。。
先把代码献上,然后我们再来分析- /*******************************************************************************
- * 文件名: ADC转换器使用
- * 描 述: 电池电压
- * 功 能:中断方式
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- #include "stc15w.h"//头文件
- #include "intrins.h"
- /*******************************************************************************
- * 文件名: 重定义
- * 描 述:
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- typedef unsigned char uint8;
- typedef unsigned int uint16;
- typedef unsigned long uint32;
- #define ADC_POWER 0x80 //ADC电源控制位
- #define ADC_FLAG 0x10 //ADC完成标志
- #define ADC_START 0x08 //ADC起始控制位
- #define ADC_SPEEDLL 0x00 //540个时钟
- //#define ADC_SPEEDL 0x20 //360个时钟
- //#define ADC_SPEEDH 0x40 //180个时钟
- //#define ADC_SPEEDHH 0x60 //90个时钟
- /*******************************************************************************
- * 文件名:全局变量定义区域
- * 描 述:
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- uint8 val,ch;
- uint16 temp;
- bit flag_ad2 = 0;//电压采集完成标志
- bit flag_coll1 = 0;//数据采集间隔
- uint16 Adresult_val = 0;//采集的AD数值xx
- uint8 ad_count = 0; //采集AD的次数计数器
- /*******************************************************************************
- * 文件名:共阳数码管真值表
- * 描 述:
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- code uint8 LedChar[] = {
- 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,
- 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0xc1
- };
- /*******************************************************************************
- * 文件名:单独位定义
- * 描 述:
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- sbit LED0 = P1^0;//第1组LED
- sbit LED1 = P1^1;//第2组LED
- sbit LED2 = P1^2;//第3组LED
- sbit LED3 = P1^3;//第4组LED
- sbit LED4 = P1^4;//第5组LED
- sbit LED5 = P3^2;//第6组LED
- sbit LED6 = P0^0;//第7组LED
- sbit LED7 = P0^1;//第8组LED
- sbit LEDS1 = P3^3;//数码管1
- sbit LEDS2 = P3^4;//数码管2
- sbit LEDS3 = P3^6;//数码管3
- sbit LEDS4 = P3^7;//数码管4
- /*******************************************************************************
- * 文件名:函数前置声明
- * 描 述:
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void Mcu_Port_Init();
- void LedScan();
- void Time0_Init();//定时器0
- void InitADC(void);
- uint16 VolTage_Monitor(uint8 times); //AD转换与查表处理程序
- /*******************************************************************************
- * 文件名
- * 描 述: 主函数
- * 功 能:入口
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void main(void)
- {
- Mcu_Port_Init();//IO上电初始化
- Time0_Init();
- InitADC();
- while(1)
- {
- VolTage_Monitor(16);//采集16次数据
- }
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:void LedScan()
- * 描 述: LED刷新
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void LedScan()
- {
- static uint8 i = 0;
- P2 = 0Xff;
- switch(i)
- {
- case 0: LEDS4 = 0;LEDS1 = 1;P2 = 0x7f & LedChar[16];i++;break;
- case 1: LEDS1 = 0;LEDS2 = 1;P2 = LedChar[val / 10 % 10];i++;break;
- case 2: LEDS2 = 0;LEDS3 = 1;P2 = LedChar[val % 10];i++;break;
- case 3: LEDS3 = 0;LEDS4 = 1;P2 = LedChar[17];i = 0;break;
- default:break;
- }
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:void InitADC(void)
- * 描 述: //初始化 AD 转换
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- void InitADC(void)
- {
- P1ASF = 0xE0; //设置 P1 口为模拟口
- ADC_RES = 0; //清除结果寄存器
- CLK_DIV |= 0x20; //ADRJ 为 1,ADC_RES 存放高两位结果,ADC_RESL 存放低 8 位结果
- //ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START;
- ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START; //ADC上电并延时
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:void adc_isr() interrupt 5 using 1
- * 描 述: 中断服务程序
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- void adc_isr() interrupt 5 using 1
- {
- EADC = 1;//开ADC中断
- ADC_CONTR &= !ADC_FLAG; //清除ADC中断标志
- temp = ADC_RES;
- temp <<= 8;
- temp |= ADC_RESL;
- flag_ad2 = 1; //电压采集完成标志
- ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START | 5;
- EADC = 0;//关闭中断
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:VolTage_Monitor(void);
- * 描 述: 电压结果计算
- * 功 能:模编程块化
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- uint16 VolTage_Monitor(uint8 times) //AD转换与查表处理程序
- {
- if(flag_coll1) //每次采集AD的时间间隔标志位
- {
- if(ad_count < times)//连续采集16次后再把求总数据的平均值
- {
- if(flag_ad2 == 1) //完成一次AD采样
- {
- flag_ad2 = 0; //清除完成一次采样的标志位
- Adresult_val = Adresult_val + temp;
- ad_count++;
- ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START | 5;
- }
- } //右移动一位数据就相当于整除以2
- else //已经采集完16次数据,这个时候把总累加数据除以16就可以求得平均值了
- {
- Adresult_val >>= 4;
- val = ((Adresult_val) * 2 * (3.3 / 1023) * 10);//放大10
- Adresult_val = 0; //AD暂存清零
- temp = 0; //把采集AD的结果清零
- ad_count = 0; //把采集次数重新清零
- }
- }
- return val;//返回采集的电压数值
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:void Time0_Init()
- * 描 述: 定时器0初始化
- * 功 能:1毫秒@11.0592MHz
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void Time0_Init(void)
- {
- AUXR |= 0x80; //定时器时钟1T模式
- TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
- TL0 = 0xCD; //设置定时初值
- TH0 = 0xD4; //设置定时初值
- ET0 = 1;
- TR0 = 1; //定时器0开始计时
- EA = 1;
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:
- * 描 述: 中断函数
- * 功 能:1毫秒@11.0592MHz
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void ET0_IRQHandler() interrupt 1
- {
- static uint8 tmrcoll1 = 0;//数据采集间隔
- EADC = 0; //在定时中断中禁止AD中断
- TL0 = 0xCD; //设置定时初值
- TH0 = 0xD4; //设置定时初值
- tmrcoll1++;//数据采集时间累加
- if(tmrcoll1 >= 2) // 2 = 2ms //1
- {
- tmrcoll1 = 0;
- flag_coll1 = 1;//数据采集间隔标志位 2ms读取一次数据
- }
- LedScan();
- EADC = 1; //在定时中断中打开AD中断
-
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:void Mcu_Port_Init()
- * 描 述: io初始化
- * 功 能:
- * 作 者:大核桃
- * 版本号:1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void Mcu_Port_Init()
- {
- IE = 0xa8;//允许AD转换
- //将P0口低二位配置为推挽输出
- //234567位配置位高阻输入
- P0M1 = 0xFC;//1111 1100
- P0M0 = 0X03;//0000 0011
- //P0 = 0X01;//第6个
- //P0 = 0X02;//第7个
- //高3位配置高阻输入,用作模拟口
- //其他配置推挽输出,驱动LED
- P1M1 = 0xE0;//1110 0000
- P1M0 = 0X1F;//0001 1111
- //P2口配置准双向口
- P2M1 = 0X00;
- P2M0 = 0X00;
- P2 = 0Xff; //上电为1111 1111
- // //P54,P55口为推挽输出
- P5M1 = 0X00;
- P5M0 = 0X00;
- P5 = 0xFF;
- //P37,P36,3.2,P3.3 P3.4口为推挽输出
- P3M1 = 0X00;
- P3M0 = 0XFC;
- P3 = 0X23; //0010 0111//第5个LED端口
-
- LED0 = 0;//第1组LED,如果使能请置为1
- LED1 = 0;
- LED2 = 0;
- LED3 = 0;
- LED4 = 0;
- LED5 = 0;
- LED6 = 0;
- LED7 = 0;
- }
复制代码
先来介绍一些基本的理论知识,不然的话,可能有些东西无法搞懂。
关于ADC的参考电压
因为我们的电子时钟是锂电池供电的,电压是3.7V的,我们这里用了一个3.3V的稳压芯片662K,输出3.3V直接作为单片机的电源,也作为ADC的参考电压,这里我们简化了设计,没有用外部的参考电压源,对于一个简单的来说,这样也是可以的。
关于ADC的位数和分辨率
在这里,我们选择ADC工作在10位方式,10位的ADC,是从0-1023,那么分辨率也就是3.3/1023 = 0.0032258064516129V,大概一个分辨率3mv左右。
关于转换时间和转换速率
转换时间和转换速率是倒数的关系,所谓的转换时间,指的是ADC从开始启动,到ADC转换完成出结果,这个时间该怎么去计算呢?我们在程序中选择了时钟频率是11.0592MHZ,那么我们ADC的时钟频率也就是11.0592MHZ了,在程序中,我们选择了540个时钟周期完成一个ADC转换,转换速率也就是20KHZ左右,转换时间大约是48US左右
关于采样频率和采样周期
采样频率和采样周期也是互为倒数的关系,这个和上面的转换时间,转换速率非常容易让人搞迷糊,关于采样频率,有一个采样定理,叫奈奎斯特采样定律,这个定律说的是,采样频率不能低于输入ADC的信号的最高频率的2倍,举个例子,比如上面这样的情况,我们选择540个时钟周期完成一次ADC转换,那么转换速率是20KHZ,那么也就是说,如果我们要保证信号采集的是完整的波形,那么这个输入的信号不能超过10KHZ,你想想看,如果输入的信号大于10KHZ,而你转换速率是20KHZ,如果采样频率小于20KHZ,那么可能你还没有完成一个完整的ADC转换过程,或者采集的波形不是完整的,那么这样的ADC的结果跟实际值比较会存在严重的失真,这样是不被允许的。
好了,经过以上知识的铺垫,再来看程序代码就应该比较容易懂了,在程序中,我们选择了在ADC进中断前打开EADC,处理完数据后,要关闭EADC这个ADC转换中断使能标志位,防止其他中断或者任务打断ADC的采集。我们在任务中选择的采样频率是500HZ,也就是2MS启动ADC采集依次数据,连续采集16次,因为我们所采集的电压信号的变化频率没有那么快速,所以,我们这里是可以这样用的,当启动了一次AD转换之后,进行计数,如果小于16次,那么一直在IF里面执行,当系统检测到完成一个AD转换,将AD转换完成标志位清零,将读取的相关通道的ADC数值累加,继续采集,如果采集完成了,那么进行取平均运算,然后将结果计算出来,赋值给相关的变量就可以了,然后对相关的变量或者缓冲区清零,这样,显示在数码管上的电压结果是比较稳定的。和前面那个例子不一样,我们这个例子用的是STC15W单片机定时器0的1T模式,也就是说比原来快了12倍,这个移植的时候一定要注意。
好了,今天就到这里吧,源码奉献上。
007 实用的AD转换器的使用.rar
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