更加實用的ADC轉換程序
來接著繼續分享單片機的一些學習經歷，上一次，我們寫了一個測試電壓的程序，但是這樣的程序是不實用的，所以我們這一節，來介紹個比較實用的程序，還是測電池電壓，然后我們解釋一下這個代碼，這一節狠狠狠重要。。。
先把代碼獻上，然后我們再來分析- /*******************************************************************************
- * 文件名: ADC轉換器使用
- * 描 述: 電池電壓
- * 功 能：中斷方式
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- #include "stc15w.h"//頭文件
- #include "intrins.h"
- /*******************************************************************************
- * 文件名: 重定義
- * 描 述:
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- typedef unsigned char uint8;
- typedef unsigned int uint16;
- typedef unsigned long uint32;
- #define ADC_POWER 0x80 //ADC電源控制位
- #define ADC_FLAG 0x10 //ADC完成標志
- #define ADC_START 0x08 //ADC起始控制位
- #define ADC_SPEEDLL 0x00 //540個時鐘
- //#define ADC_SPEEDL 0x20 //360個時鐘
- //#define ADC_SPEEDH 0x40 //180個時鐘
- //#define ADC_SPEEDHH 0x60 //90個時鐘
- /*******************************************************************************
- * 文件名：全局變量定義區域
- * 描 述:
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- uint8 val,ch;
- uint16 temp;
- bit flag_ad2 = 0;//電壓采集完成標志
- bit flag_coll1 = 0;//數據采集間隔
- uint16 Adresult_val = 0;//采集的AD數值xx
- uint8 ad_count = 0; //采集AD的次數計數器
- /*******************************************************************************
- * 文件名：共陽數碼管真值表
- * 描 述:
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：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:單獨位定義
- * 描 述:
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- sbit LED0 = P1^0;//第1組LED
- sbit LED1 = P1^1;//第2組LED
- sbit LED2 = P1^2;//第3組LED
- sbit LED3 = P1^3;//第4組LED
- sbit LED4 = P1^4;//第5組LED
- sbit LED5 = P3^2;//第6組LED
- sbit LED6 = P0^0;//第7組LED
- sbit LED7 = P0^1;//第8組LED
- sbit LEDS1 = P3^3;//數碼管1
- sbit LEDS2 = P3^4;//數碼管2
- sbit LEDS3 = P3^6;//數碼管3
- sbit LEDS4 = P3^7;//數碼管4
- /*******************************************************************************
- * 文件名:函數前置聲明
- * 描 述:
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void Mcu_Port_Init();
- void LedScan();
- void Time0_Init();//定時器0
- void InitADC(void);
- uint16 VolTage_Monitor(uint8 times); //AD轉換與查表處理程序
- /*******************************************************************************
- * 文件名
- * 描 述: 主函數
- * 功 能：入口
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void main(void)
- {
- Mcu_Port_Init();//IO上電初始化
- Time0_Init();
- InitADC();
- while(1)
- {
- VolTage_Monitor(16);//采集16次數據
- }
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名：void LedScan()
- * 描 述: LED刷新
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：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 轉換
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- void InitADC(void)
- {
- P1ASF = 0xE0; //設置 P1 口為模擬口
- ADC_RES = 0; //清除結果寄存器
- CLK_DIV |= 0x20; //ADRJ 為 1，ADC_RES 存放高兩位結果，ADC_RESL 存放低 8 位結果
- //ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START;
- ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START; //ADC上電并延時
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名：void adc_isr() interrupt 5 using 1
- * 描 述: 中斷服務程序
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- void adc_isr() interrupt 5 using 1
- {
- EADC = 1;//開ADC中斷
- ADC_CONTR &= !ADC_FLAG; //清除ADC中斷標志
- temp = ADC_RES;
- temp <<= 8;
- temp |= ADC_RESL;
- flag_ad2 = 1; //電壓采集完成標志
- ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START | 5;
- EADC = 0;//關閉中斷
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名：VolTage_Monitor(void);
- * 描 述: 電壓結果計算
- * 功 能：模編程塊化
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2015.03.03)
- *******************************************************************************/
- uint16 VolTage_Monitor(uint8 times) //AD轉換與查表處理程序
- {
- if(flag_coll1) //每次采集AD的時間間隔標志位
- {
- if(ad_count < times)//連續采集16次后再把求總數據的平均值
- {
- if(flag_ad2 == 1) //完成一次AD采樣
- {
- flag_ad2 = 0; //清除完成一次采樣的標志位
- Adresult_val = Adresult_val + temp;
- ad_count++;
- ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START | 5;
- }
- } //右移動一位數據就相當于整除以2
- else //已經采集完16次數據，這個時候把總累加數據除以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暫存清零
- temp = 0; //把采集AD的結果清零
- ad_count = 0; //把采集次數重新清零
- }
- }
- return val;//返回采集的電壓數值
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:void Time0_Init()
- * 描 述: 定時器0初始化
- * 功 能：1毫秒@11.0592MHz
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void Time0_Init(void)
- {
- AUXR |= 0x80; //定時器時鐘1T模式
- TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式
- TL0 = 0xCD; //設置定時初值
- TH0 = 0xD4; //設置定時初值
- ET0 = 1;
- TR0 = 1; //定時器0開始計時
- EA = 1;
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:
- * 描 述: 中斷函數
- * 功 能：1毫秒@11.0592MHz
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void ET0_IRQHandler() interrupt 1
- {
- static uint8 tmrcoll1 = 0;//數據采集間隔
- EADC = 0; //在定時中斷中禁止AD中斷
- TL0 = 0xCD; //設置定時初值
- TH0 = 0xD4; //設置定時初值
- tmrcoll1++;//數據采集時間累加
- if(tmrcoll1 >= 2) // 2 = 2ms //1
- {
- tmrcoll1 = 0;
- flag_coll1 = 1;//數據采集間隔標志位 2ms讀取一次數據
- }
- LedScan();
- EADC = 1; //在定時中斷中打開AD中斷
-
- }
- /*******************************************************************************
- * 文件名:void Mcu_Port_Init()
- * 描 述: io初始化
- * 功 能：
- * 作 者：大核桃
- * 版本號：1.0.1(2017.05.23)
- *******************************************************************************/
- void Mcu_Port_Init()
- {
- IE = 0xa8;//允許AD轉換
- //將P0口低二位配置為推挽輸出
- //234567位配置位高阻輸入
- P0M1 = 0xFC;//1111 1100
- P0M0 = 0X03;//0000 0011
- //P0 = 0X01;//第6個
- //P0 = 0X02;//第7個
- //高3位配置高阻輸入，用作模擬口
- //其他配置推挽輸出，驅動LED
- P1M1 = 0xE0;//1110 0000
- P1M0 = 0X1F;//0001 1111
- //P2口配置準雙向口
- P2M1 = 0X00;
- P2M0 = 0X00;
- P2 = 0Xff; //上電為1111 1111
- // //P54,P55口為推挽輸出
- P5M1 = 0X00;
- P5M0 = 0X00;
- P5 = 0xFF;
- //P37,P36,3.2,P3.3 P3.4口為推挽輸出
- P3M1 = 0X00;
- P3M0 = 0XFC;
- P3 = 0X23; //0010 0111//第5個LED端口
-
- LED0 = 0;//第1組LED,如果使能請置為1
- LED1 = 0;
- LED2 = 0;
- LED3 = 0;
- LED4 = 0;
- LED5 = 0;
- LED6 = 0;
- LED7 = 0;
- }
先來介紹一些基本的理論知識，不然的話，可能有些東西無法搞懂。
關于ADC的參考電壓
因為我們的電子時鐘是鋰電池供電的，電壓是3.7V的，我們這里用了一個3.3V的穩壓芯片662K，輸出3.3V直接作為單片機的電源，也作為ADC的參考電壓，這里我們簡化了設計，沒有用外部的參考電壓源，對于一個簡單的來說，這樣也是可以的。
關于ADC的位數和分辨率
在這里，我們選擇ADC工作在10位方式，10位的ADC，是從0-1023,那么分辨率也就是3.3/1023 = 0.0032258064516129V,大概一個分辨率3mv左右。
關于轉換時間和轉換速率
轉換時間和轉換速率是倒數的關系，所謂的轉換時間，指的是ADC從開始啟動，到ADC轉換完成出結果，這個時間該怎么去計算呢？我們在程序中選擇了時鐘頻率是11.0592MHZ,那么我們ADC的時鐘頻率也就是11.0592MHZ了，在程序中，我們選擇了540個時鐘周期完成一個ADC轉換，轉換速率也就是20KHZ左右，轉換時間大約是48US左右
關于采樣頻率和采樣周期
采樣頻率和采樣周期也是互為倒數的關系，這個和上面的轉換時間，轉換速率非常容易讓人搞迷糊，關于采樣頻率，有一個采樣定理，叫奈奎斯特采樣定律,這個定律說的是，采樣頻率不能低于輸入ADC的信號的最高頻率的2倍，舉個例子，比如上面這樣的情況，我們選擇540個時鐘周期完成一次ADC轉換，那么轉換速率是20KHZ，那么也就是說，如果我們要保證信號采集的是完整的波形，那么這個輸入的信號不能超過10KHZ，你想想看，如果輸入的信號大于10KHZ,而你轉換速率是20KHZ，如果采樣頻率小于20KHZ,那么可能你還沒有完成一個完整的ADC轉換過程，或者采集的波形不是完整的，那么這樣的ADC的結果跟實際值比較會存在嚴重的失真，這樣是不被允許的。
好了，經過以上知識的鋪墊，再來看程序代碼就應該比較容易懂了，在程序中，我們選擇了在ADC進中斷前打開EADC,處理完數據后，要關閉EADC這個ADC轉換中斷使能標志位，防止其他中斷或者任務打斷ADC的采集。我們在任務中選擇的采樣頻率是500HZ,也就是2MS啟動ADC采集依次數據，連續采集16次，因為我們所采集的電壓信號的變化頻率沒有那么快速，所以，我們這里是可以這樣用的，當啟動了一次AD轉換之后，進行計數，如果小于16次，那么一直在IF里面執行，當系統檢測到完成一個AD轉換，將AD轉換完成標志位清零，將讀取的相關通道的ADC數值累加，繼續采集，如果采集完成了，那么進行取平均運算，然后將結果計算出來，賦值給相關的變量就可以了，然后對相關的變量或者緩沖區清零，這樣，顯示在數碼管上的電壓結果是比較穩定的。和前面那個例子不一樣，我們這個例子用的是STC15W單片機定時器0的1T模式，也就是說比原來快了12倍，這個移植的時候一定要注意。
好了，今天就到這里吧，源碼奉獻上。
007 實用的AD轉換器的使用.rar
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2018-10-13 09:22 上傳
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