无线传感网技术及应用 课件 项目11 ADC采集芯片内温度

项目十一

ADC采集芯片内温度目录项目导入项目目标项目分析知识储备01030204项目实施拓展训练0506项目导入01项目导入项目导入在某次食品安全检查中，检查人员中使用一个温度计检测餐厅每一样菜肴样品的温度，以确保其在安全温度范围内，目的是防止食品中毒和细菌感染的风险。项目导入

如果发现食品的温度不在安全范围内，则可以采取必要的措施来恢复温度或丢弃不安全的食品。在这种情况下，温度自检可以帮助确保食品的质量和安全性。工业设计里面也有同样的温度检查操作，并且往往是设备以定期自检的形式，检查设备、板卡或芯片的内部温度是否超出了范围。一旦检测到器件或设备的温度出现异常，则产生报警信息并执行处理措施。CC2530在实际应用中，芯片的温度值可以用来监控芯片的工作状态和环境温度，以及进行温度补偿等操作。它是一款带有内置温度传感器的芯片，可通过ADC采集芯片内部的温度值。CC2530的温度测量范围为-40°C到125°C，精度为±3.5°C。用户可以通过读取ADC寄存器的值来获取芯片温度的数据，并进行相应的处理和控制。本项目通过CC2530的ADC模块采集芯片的内部温度，模拟工业器件的自检场景。项目导入项目分析02将时间和幅值连续的模拟量转化为时间和幅值离散的数字量，这一过程叫A/D转换，A/D转换一般要经过采样、保持、量化、编码4个过程。实现A/D转换功能的是单片机或其它器件里面的数模转换器，简称为ADC。CC2530的ADC支持14位的模拟数字转换，其中12位为有效数字位；它包括一个模拟多路转换器，8个各自可配置的ADC通道以及一个参考电压发生器。将片上温度传感器的输出选择作为ADC的输入，即可用于CC2530的片内温度测量。项目分析项目要求:

AD采集CC2530的片内温度并通过串口发送到PC的串口助手显示出来。1.利用ADC来采集温度传感器（片内），并将温度值发给电脑显示2.了解CC2530的片内ADC的功能3.学会使用CC2530片内温度传感器项目分析项目目标

03掌握CC2530的ADC控制寄存器的配置学会使用CC2530的ADC进行片内温度采样知识储备04本来项目的设计有两个关键点，一是获得CC2530片内温度的AD值，二是把AD值转成温度值。项目中，AD值获取设置为12位。值得注意的是，ADCL和ADCH寄存器是用MSB取值，即有效的12位数值在ADCL和ADCH寄存器中均靠左放置。要将这两个8位寄存器的数值联结得到一个16位的AD数据，需要在程序中将ADCL的数值右移4位后，再跟ADCH的8位数值强制转换为16位后左移4位的值做并运算。但CC2530的原厂例程中是：ADCL>>2，ADCH<<6，这点已证实错误。ADC的值如何转为温度值？CC2530的芯片手册给出了25°C时，对应的12位ADC值为1480。手册给出了温度系数，数值为4.5/10°C。手册中温度系数中10°C该处也证实手册有误，正确应为1°C，并且根据传感器中温度系数的定义，手册中完整的温度系数应更正为：4.5ppm/1°C，即25°C时，ADC值为1480，温度每上升1°C，AD值增加4.5%。这也是ADC值转化为温度值的依据。知识储备

知识储备一、CC2530内置ADC的特点二、ADC输入端与采样率设置三、ADC运行模式四、ADC转换结果知识储备CC2530内置的模数转换器（ADC）主要有以下特点：1．可选的采样率（7到12位）。2．8个独立的输入通道，单端或差分。3．参考电压可选为内部、外部单端、外部差分或AVDD5（CC2530的模拟量电压输入引脚）。4．可产生中断请求。5．可测量电池电压。6．可测量芯片内部温度。一、CC2530内置ADC的特点二、ADC输入端与采样率设置

P0端口引脚上的信号可以用作ADC输入。在后面的描述中这些端口引脚将被称为AIN0—AIN7引脚。输入引脚AIN0—AIN7连接到ADC。

可以把输入配置为单端或差分输入。差分输入是指4对输入引脚（AIN0—AIN1、AIN2—AIN3、AIN4—AIN5、AIN6—AIN7）间的电势差。请注意，这些引脚不能使用负电源，或者大于VDD的电源。

除了输入引脚AIN0—AIN7，片上温度传感器的输出也可以选择作为用于温度测量的ADC输入。

还可以选择一个对应AVDD5/3的电压作为ADC输入。这个输入允许实现例如要求电池监测功能的应用。注意，这种情况下的参考电压不能由电池电压决定，例如，AVDD5电压不能作为参考电压。ADCCON2(0xB5)–ADC控制2和ADCCON3(0xB6)–ADC控制3的控制寄存器如表11-1所示。表11-1ADCCON2(0xB5)–ADC控制2和ADCCON3(0xB6)–ADC控制3位名称复位R/W描述7:6SREF[1:0]00R/W参考电压选择00：内部参考电压01：AIN7引脚上的外部参考电压10：AVDD5引脚11：AIN6-AIN7差分输入外部参考电压5:4SDIV[1:0]01R/W采样率设置00：64采样率(7位)01：128采样率(9位)10：256采样率(10位)11：512采样率(12位)3:0SCH[3:0]0000R/W通道选择。0000：AIN00001：AIN10010：AIN20011：AIN30100：AIN40101：AIN50110：AIN60111：AIN71000：AIN0-AIN11001：AIN2-AIN31010：AIN4-AIN51011：AIN6-AIN71100：GND1101：正电压参考1110：温度传感器1111：VDD/3

ADCCON2.SDIV设置采样率，ADCCON2.SCH设置模拟量的输入通道，AIN0-AIN7对应P0_0-P0_7。ADCCON3寄存器参数与ADCCON2完全相同，不同之处在于ADCCON2用于不断重复采集，ADCCON3用于单次采集，如表11-2~11-3所示。表11-2TR0(0x624B)–测试寄存器0位名称复位R/W描述7:1-0000000R0保留。写作0。0ACTM0R/W设置为1来连接温度传感器到SOC_ADC。表11-3ATEST(0x61BD)–模拟测试控制位号码名称复位R/W描述7:6-00R0保留。读作05:0ATEST_CTRL[5:0]000000R/W控制模拟测试模式：000001：使能温度传感器三、ADC运行模式ADC具有三个控制寄存器：ADCCON1、ADCCON2和ADCCON3，如表11-4所示。位名称复位R/W描述7EOC0R/H0转换结束标志位0：转换没有完成1：转换完成6ST0

开始转换。0：没有转换正在进行1：如果ADCCON1.STSEL=11并且没有序列正在运行就启动一个转换序列。5:4STSEL[1:0]11R/W1启动方式选择。00：P2.0引脚的外部触发。01：立即开始转换。10：定时器1通道0比较事件11：ADCCON1.ST=13:2RCTRL[1:0]00R/W16位随机数发生器控制00：正常运行。(13X型展开)01：LFSR的时钟一次(没有展开)10：保留11：关闭随机数发生器ADCCON1.EOC位是一个状态位，当一个转换结束时该位置1，当读取ADCH时，清除该位。ADCCON1.ST位用于启动一个转换序列。当该位置1，ADCCON1.STSEL位为11，且当前没有正在进行的转换时，将启动一个序列。当这个序列转换完成，该位就自动清除。ADCCON1.STSEL位选择哪个事件将启动一个新的转换序列。可以被选择的事件选项有：外部引脚P2.0上的上升沿，前一个序列的结束，定时器1通道0比较事件或ADCCON1.ST置1。表11-4ADCCON1(0xB4)–ADC控制四、ADC转换结果数字转换结果放置在ADCH、ADCL寄存器中，以2的补码形式表示。对于单端配置，结果总是为正。当ADCCON1.EOC置1时，表示转换完成，此时可以读出ADCH和ADCL里的数据，如表11-5~11-6所示。位名称复位R/W描述7:2ADC[5:0]000000RADC转换结果的低位部分1:0-00R0没有使用表11-6ADCH(0xBB)–ADC数据高位位名称复位R/W描述7:0ADC[13:6]0x00RADC转换结果的高位部分ADCH的最高位是符号位，对于单个测量，结果总是正，

所以符号位总是0。

所以用到bit6--bit0，

计7位。ADCL的低2位（bit0,bit1）系统保留，bit2不用，所以用到bit7--bit3，计5位。所以共12位。当然其他抓取率时，有效分辨率如下：00:64decimationrate(7bitsENOB)--ADCH低7位01:128decimationrate(9bitsENOB)--ADCH低7位+ADCH高2位10:256decimationrate(10bitsENOB)--ADCH低7位+ADCH高3位11:512decimationrate(12bitsENOB)--ADCH低7位+ADCL高5位表11-5ADCL(0xBA)–ADC数据低位项目实施05项目实施一、准备设备和资源项目实施前必须先准备好相应的设备和资源，见表11-7。序号设备/资源名称数量单位是否准备到位(√)1CC2530模块1个

2CCDebugger仿真器（带下载线）1个

3MiniUSB供电线或5号电池1根/个

表11-7设备和资源清单

本实验使用CC2530的片内ADC外设采集芯片的内部温度，片内ADC的内部硬件信号连接如图11-1所示。

图11-1CC2530片内ADC硬件连接图二、查阅实验模块原理图1.连接设备

将CCDebugger仿真器的接口与CC2530实验模块（实验模块使用“求助按钮V1.0”）相连，仿真器另一端用USB数据线连接到PC上，如图11-2所示。

图11-2实验接线图

三、实施过程2.程序设计1）创建工程。打开IAR新建一个CProject工程（具体步骤请参照项目二）2）本实验的软件流程图。下面图11-3是本实验的流程图，大家可以结合这个图来学习编写程序。

图11-3程序流程图3）编写代码。完整的程序源代码，见课程资源。主要功能代码如下：（1）引用相应头文件#include<ioCC2530.h>#include<stdio.h>#include<string.h>（2）对IO口进行初始化：/*****************************************************函数名称：IO_Init功能：完成IO口初始化voidIO_Init(void){P1DIR|=0x04;//P1_2端口定义为输出,对应蜂鸣器Beeper=0;//关闭蜂鸣器}（3）对串口进行初始化：/*****************************************************函数名称：InitUART功能：完成串口初始化voidInitUART(void){

PERCFG=0x00;//位置1P0口

P0SEL=0x0C;//P0用作串口

P2DIR&=~0xC0;//P0优先作为UART0

U0CSR|=0x80;//串口设置为UART方式U0GCR|=11;

U0BAUD|=216;//波特率设为115200

UTX0IF=1;//UART0TX中断标志初始置位1

U0CSR|=0x40;//允许接收

IEN0|=0x84;//开总中断，接收中断}（4）串口发送函数：/*****************************************************函数名称：UartSendString功能：将特定长度的字符串发送出去voidUartSendString(char*Data,intlen){uinti;for(i=0;i<len;i++){U0DBUF=*Data++;while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}

U0DBUF=0x0A;//输出换行while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}（5）对温度传感器进行初始化：/*****************************************************函数名称：InitTempSensor功能：完成芯片内部自带温度传感器的初始化voidInitTempSensor(void){IEN0=IEN1=IEN2=0X00;//关闭所有中断TR0=0x01;//设置为1来连接温度传感器到SOC_ADCATEST=0x01;//使能温度传感}（6）获取温度传感器的温度值：/*****************************************************函数名称：GetTemperature功能：完成对温度传感器的AD采样，并转换为实际温度值floatGetTemperature(void){uintvalue=0;ADCCON3=(0x3E);//选12位采样率；对片内温度传感器采样ADCCON1|=0x30;//选择ADC的启动模式为手动ADCCON1|=0x40;//启动AD转化while(!(ADCCON1&0x80));//等待AD转换完成value=ADCL>>4;//ADCL寄存器低2位无效，由于只有12位有效，ADCL寄存器低4位无效。value|=(((uint)ADCH)<<4);;return(value*0.015)+2.778;//根据芯片手册的温度系数得到AD值转温度值的转换公式}（7）主函数循环采样温度数据，串口发送到PC：/*****************************************************函数名称：main功能：调用AD采样函数获得温度值，将温度数据作加权平均后通过串口发送voidmain(void){CLKCONCMD&=~0x40;//设置系统时钟源为32MHZ晶振while(CLKCONSTA&0x40);//等待晶振稳定CLKCONCMD&=~0x47;//设置系统主时钟频率为32MHZchari;floatAvgTemp;charstrTemp[6];IO_Init();InitUART();//初始化串口InitTempSensor();//初始化ADCwhile(1){AvgTemp=GetTemperature();for(i=0;i<63;i++){AvgTemp+=GetTemperature();AvgTemp=AvgTemp/2;//加权计算温度可以减少误