15_单片机_A/D

1. A/D：模拟数字转换器，简称ADC，Analog to Digital Converter，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。即模拟量到数字量的转换。

　模拟量：指变量在一定的范围内可以连续变化的量。也就是在一定的范围内可以取任意的值。比如说：温度计，范围0~100℃，可以取任一值，1℃，0.01℃ 或者0.0001℃ 等等。总之0~100之间有无限个中间值。所以此称为连续变量的值。

　　　　　现实中，温度计被认为刻上了符号，每两个大型的刻度间隔是10℃，这个实际上就是对模拟量的数字化。

　　　　　由于有一定的间隔，不是连续的，所以专业的说法叫做离散的。ADC就是将连续的信号用离散的数字表达处理，ADC是模数转换的一种机制。

　

　　模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号，但在A/D转换前，输入的信号必须是电压信号（通过各种传感器将各种物理量转换为电压信号）

　　经过A/D转换后，输出的信号是数字信号，可以是8bit、10bit、12bit等等。

2. A/D的主要技术参数：

　a. 分辨率（位数）：也称为精度，通常是以数字信号的位数来表示，它表示对模拟信号进行数字化能够达到多细的程度。

　　假如输入的电压为12V，根据位数，那么其分辨率：　　

　　

　b. 量程：即所转换的电压范围。

　c. 转换时间和转换率：完成一次A/D转换所需要的时间称为转换时间；转换时间的倒数称为转换率。不同形式、不同分辨率的器件，其转换时间的长短相差很大，可为几微妙~几毫秒之间。

3. 当下单片机所使用的A/D元件是兼容ADS7846，那参考ADS7846的data sheet

ADS7846：https://www.mouser.cn/ProductDetail/Texas-Instruments/ADS7846E-2K5?qs=%252BvKcWiXw%252BzQfBMCQoI7Kyw%3D%3D

　

4. 单片机线路图如下：

　

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5. 根据ADS7846手册，获取相关信息

　协议：SPI；分辨率：8bit/12bit；量程：5V

　

　　时序图

　　

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 6. 读取滑动变阻器、热敏电阻、光敏电阻的电压，通过串口打印

　a. 串口模块_头文件　

#ifndef  __UART_H__
#define __UART_H__

#include <reg51.h>

void InitUART(void);
void SendOneByte(unsigned char c);
void Send_int_data(unsigned int dat);

#endif

　b. 串口模块_源文件

#include "uart.h"

void InitUART(void)
{
    TMOD = 0x20;
    SCON = 0x50;
    TH1 = 0xF3;        // baud rate 4800
    TL1 = TH1;
    PCON = 0x80;
    # EA = 1;
    # ES = 1;
    TR1 = 1;
}

void SendOneByte(unsigned char c)
{
    SBUF = c;
    while(!TI);
    TI = 0;
}

void Send_int_data(unsigned int dat)
{
    unsigned char i = 0;
    
    // 千位数
    i = dat/1000;
    // ASCII，字符0=48
    SendOneByte(i+48);
    
    // 百位
    i = (dat%1000)/100;
    SendOneByte(i+48);
    
    // 十位
    i = (dat%1000%100)/10;
    SendOneByte(i+48);
    
    // 个位
    i = (dat%1000%100%10);
    SendOneByte(i+48);
    
    SendOneByte('m');
    SendOneByte('V');
    
    SendOneByte('\r');
    SendOneByte('\n');
}

void UARTInterrupt(void) interrupt 4
{
    if(RI)
    {
        RI = 0;
        //add your code here!
    }
    else
        TI = 0;
}

　c. A/D模块_头文件

#ifndef  __ET2046_H__
#define __ET2046_H__

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>

/**************定义关键词**************/
#ifndef uchar
#define uchar unsigned char
#endif

#ifndef uint
#define uint unsigned int
#endif

/***************定义I/O***************/
sbit DOUT = P3^7;      //输出 DOUT
sbit CLK    = P3^6;      //时钟 CLK
sbit DIN    = P3^4;      //输入 DIN
sbit CS     = P3^5;      //片选 CS

/***************函数声明***************/
void SPI_Write(uchar dat);
uint SPI_Read(void);
uint Read_AD_Data(uchar cmd);

#endif

　d. A/D模块_源文件

#include "et2046.h"


/********************************************************
 * Function        : SPI_Write
 * Description    : 通过SPI向ET2046 写入数据
 * Parameters    : dat（数据）
 * Return Value  : None
********************************************************/
void SPI_Write(uchar dat)
{
    uchar i=0;
    CLK = 0;
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        DIN = dat>>7;        // 从最高位开始
        dat = dat<<1;
        CLK = 0;
        CLK = 1;             // 制造上升沿
    }
}

/********************************************************
 * Function        : SPI_Read
 * Description     : 通过SPI向ET2046 读取数据
 * Parameters     : None
 * Return Value   : dat（12bit数据）
********************************************************/
uint SPI_Read(void)
{
    uint i=0, dat=0;
    CLK = 0;
    for(i=0; i<12; i++)
    {
        dat = dat<<1;
        CLK = 1;
        CLK = 0;            // 制造下降沿
        dat = dat | DOUT;
    }
    return dat;
}

/********************************************************
 * Function        : Read_AD_Data
 * Description     : 通过SPI向ET2046 读取外接的数据
 * Parameters    : Control Byte(控制指令)
 * Return Value  : dat（12bit数据）
********************************************************/
uint Read_AD_Data(uchar cmd)
{
    uchar i = 0;
    uint AD_Value = 0;
    
    CLK = 0;
    CS = 0;
    
    SPI_Write(cmd);                // 初始化SPI
    
    for(i=6; i>0; i++);            // 延时等待转换结果
    
    CLK = 1;                    // 发送一个周期，清楚BUSY
    _nop_();
    _nop_();
    CLK = 0;
    _nop_();
    _nop_();
    
    AD_Value = SPI_Read();            // 读取12bit数据
    
    CS = 1;
    
    return AD_Value;
}

　c. main

#include "uart.h"
#include "et2046.h"

/***************函数声明***************/
void delay100ms(void);
void delay1s(void);
void Send_AD_Value(uint dat);
void Send_AD_Voltage(uint dat);

/***************变量定义***************/
#define READ_CMD_AIN0 0x94        // Resistor Pot
#define READ_CMD_AIN1 0xD4        // NTC
#define READ_CMD_AIN2 0xA4        // LDR



void main(void)
{
    uint dat_val = 0;
    
    // 串口初始化
    InitUART();

    while(1)
    {
        dat_val = Read_AD_Data(READ_CMD_AIN2);
        # Send_AD_Value(dat_val);
        Send_AD_Voltage(dat_val);
        delay1s();
    }
    
}

/********************************************************
 * Function        : Send_AD_Value
 * Description     : 通过UART向外发送数据(12bit数据分2次发送)
 * Parameters     : dat（12bit数据）
 * Return Value   : None
********************************************************/
void Send_AD_Value(uint dat)
{
    uchar dat_h = 0, dat_l = 0;
    
    dat_h = ((dat>>8) & 0xff);
    dat_l = (dat & 0xff);
    
    SendOneByte(dat_h);        // 高8位
    SendOneByte(dat_l);        // 低8位
    SendOneByte(0);        // 分隔符
}

/********************************************************
 * Function        : Send_AD_Voltage
 * Description     : 通过UART向外发送 转换的电压数值
 * Parameters     : dat（12bit数据）
 * Return Value   : None
 * Remark        : Vcc * Val/2^12 = 5000mV * Val/4096
                            = 1.22*Val(mV)
********************************************************/
void Send_AD_Voltage(uint dat)
{
    float k = 1.22;
    float vol = k * dat;
    
    // 浮点型数据强制转换整型
    uint voltage = (uint)vol;
    
    Send_int_data(voltage);
}

void delay100ms(void)   
{
    unsigned char a,b,c;
    for(c=19;c>0;c--)
        for(b=20;b>0;b--)
            for(a=130;a>0;a--);
}

void delay1s(void)  
{
    unsigned char a,b,c;
    for(c=167;c>0;c--)
        for(b=171;b>0;b--)
            for(a=16;a>0;a--);
    _nop_();  
}

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记录下~~