51單片機入門經驗分享7-更加實用的ADC轉換程序

ID:74187 · 發表于 2018-10-13 09:22

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;
}

復制代碼

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 (50.8 KB, 下載次數: 259)

ID:413430 · 發表于 2018-10-22 14:14

感謝分享

ID:416567 · 發表于 2018-10-28 09:27

感謝分享............

ID:284702 · 發表于 2018-11-10 23:55

感謝分享............

ID:427566 · 發表于 2018-11-16 10:19

謝謝大佬

ID:426444 · 發表于 2018-11-20 15:30

感謝，能派上用場了

ID:434952 · 發表于 2018-11-28 16:49

感謝分享

ID:116662 · 發表于 2018-11-28 22:06

多謝師傅知識分享，公開者大公無私，贊一個

ID:435900 · 發表于 2018-11-29 17:17

樓主，val = ((Adresult_val) * 2 * (3.3 / 1023) * 10);//放大10 這里為什么要*2呢

ID:417062 · 發表于 2018-12-10 08:10

厲害了額小學生這么難的

ID:76133 · 發表于 2018-12-24 16:01

感謝分享

ID:393577 · 發表于 2018-12-28 09:46

仗義發表于 2018-12-10 08:10
厲害了額小學生這么難的

誰讓我們是從幼兒園畢業200多月的寶寶呢

ID:461280 · 發表于 2019-1-3 20:10

厲害厲害

ID:461889 · 發表于 2019-1-23 10:13

感謝分享

ID:477934 · 發表于 2019-2-20 17:25

有一點用,先下了

ID:485529 · 發表于 2019-3-6 13:46

MARK，多謝樓主分享

ID:524764 · 發表于 2019-5-10 15:39

感謝，謝謝分享

ID:404572 · 發表于 2019-8-22 12:52

感謝分享

ID:613800 · 發表于 2019-10-8 22:59

感謝。分享。

ID:76612 · 發表于 2019-11-15 10:53

感謝分享

ID:626079 · 發表于 2019-11-22 16:59

感謝分享

ID:646449 · 發表于 2019-12-5 09:16

哭了，這帖子太好了

ID:610633 · 發表于 2020-2-17 15:55

為什么放大10呢？

ID:294865 · 發表于 2020-2-27 15:49

這個注示寫的太好了，條理清楚。不懂的人都很容易看懂。

ID:727207 · 發表于 2020-4-11 22:00

感謝分享.感謝分享.

ID:736629 · 發表于 2020-4-24 00:32

謝謝樓主分享。。。。。。

ID:305511 · 發表于 2020-5-14 15:56

非常感謝分享！

ID:747667 · 發表于 2020-5-20 10:57

謝謝分享

ID:805324 · 發表于 2020-7-19 10:05

LowHuang 發表于 2018-11-29 17:17
樓主，val = ((Adresult_val) * 2 * (3.3 / 1023) * 10);//放大10 這里為什么要*2呢

應該是外圍分壓比

ID:822728 · 發表于 2020-9-24 15:21

我想知道怎么接線

ID:824534 · 發表于 2020-9-29 11:14

如果有多個ADC，進行采集，是否進行I/o口切換，還是并行操作

ID:356562 · 發表于 2021-2-12 08:29

正在學習STC芯片的AD，很好的資料。

ID:46228 · 發表于 2021-4-29 22:55

現在才接觸adc,做電陶爐熱電偶+lm358,溫度達到500度，關閉繼電器這樣的工程，遺憾的是，能力有限，這么長時間了，還是實現不了，真是絕望啊

ID:976070 · 發表于 2021-11-17 21:57

正在學習AD轉換，很好資料。

ID:1049825 · 發表于 2022-10-31 18:52

你他娘的是個天才,還能與大家分享,贊一個.

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