《嵌入式操作系统》课件-项目四 数字电压表设计与实现

数字电压表设计与实现项目四任务一模数转换器初识外界物理量通常都是模拟信号，如温度、湿度、光度、压力、速度、液位、流量等都是模拟信号，STM32处理的均是数字信号，需要将模拟信号转换数字信号，简称A/D转换器或ADC。一、模数转换器初识模数转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，即将模拟信号转换成数字信号。模数转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如：取样和保持、量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。1.采样：将连续模拟值转化为有限个离散采样值2.保持：在每一采样点上保持一小段时间3.量化：将采样点电压值转换为量化值4.编码：对量化值进行编码为几位二进制数值一、模数转换器初识STM32的模数转换转换精度：12位逐次逼近型的模拟数字转换器。二、STM32A/D模数转换ADC个数：STM32F103VCT6有3个、STM32F103RBT6有2个可独立使用，也可双重模式（提高采样速率）。采样通道：包括测量16个外部（IN0-IN15）和2个内部信号源（温度和电压基准）。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。数据存储：ADC转换数据存入16位数据寄存器。电压检测：输入高低阀值电压检测。时钟频率：输入时钟频率<14MHz。STM32的ADC主要特征分辨率：12位自校准，带内嵌数据一致的数据对齐。中断：注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断。转换模式：单次和连续转换模式，从通道0到通道n的自动扫描模式。采样间隔：可以按通道分别编程。触发模式：规则转换和注入转换均有外部触发选项，规则通道转换期间有DMA请求产生。采样模式：间断模式，双重模式（带2个或以上ADC的器件）。转换速率：最大的转换速率为1MHz，既最快的转换时间为1us。供电要求：2.4V到3.6V，ADC输入范围：VREF-

VIN

VREF+。二、STM32A/D模数转换三、ADC相关的寄存器ADC控制寄存器ADC_CR1设置扫描模式操作模式ADC控制寄存器ADC_CR2启停、转换模式、转换规则等ADC采样事件寄存器ADC_SMPR1~2ADC的转换时间ADC规则序列寄存器ADC_SQR1~3规则序列通道ADC规则数据寄存器ADC_DRADC注入数据寄存器ADC_JDRxADC状态寄存器ADC_SR四、STM32模数转换设计目标使用STM32的ADC寄存器，通过程序控制STM32F103的A/D转换，实现模拟电压的采集、虚拟终端显示采样值和电压值的设计、运行与调试。任务要求利用STM32的ADC相关寄存器，设计一个STM32模数转换，完成模拟电压的采集，并在虚拟终端上显示电压值。要求：在STM32的单次转换模式下，使用ADC1的通道1，来进行AD转换。STM32的ADC设置（单次转换模式）开启PA口时钟，设置PA1为模拟输入；使能ADC1时钟，并设置分频因子；设置ADC1的工作模式；设置ADC1规则序列的相关信息；开启AD转换器和校准设置；读取ADC值。四、STM32模数转换设计STM32模数转换电路设计1.模拟电压采集电路设计ADC1的通道1是在PA1上，通道1（PA1）采集的模拟电压，可以通过电位器来获得，如右下图所示。2.虚拟终端显示电路设计通过STM32的PA9、PA10连接虚拟终端。通过串行通信输出电压值在虚拟终端上显示。四、STM32模数转换设计数字电压表设计与实现项目四任务二数字电压表设计与制作一、数字电压表设计与制作数字电压表仿真效果数字电压表文件夹、文件建立与修改一、数字电压表设计与制作数字电压表设计与制作数字电压表硬件设计数字电压表设计与制作数字电压表硬件设计串行虚拟终端和STM32F103R4的设置数字电压表设计与制作数字电压表软件目录结构设计数字电压表设计与制作数字电压表软件包含路径设置数字电压表设计与制作数字电压表软件输出HEX文件路径设置1.头文件声明#include"usart.h"

#include"Delay.h"

#include"AD.h"2.主函数函数初始化uart_init(9600)；AD_Init();while（1）{采集电压值、串行输出虚拟终端}数字电压表设计与制作数字电压表软件结构3.AD.c文件AD初始化函数、AD数据采集回传函数编写。4.AD.hAD初始化、AD数据采集定义声明。二、数字电压表模数转换相关函数RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE)GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;ADC1复位函数ADC_DeInit()，复位ADC1函数：

ADC_DeInit(ADC1);1.开启PA口时钟和ADC1时钟，设置PA1为模拟输入。2.复位ADC1，并设置分频因子。设置ADC分频因子函数RCC_ADCCLKConfig()，设置ADC分频因子为6，可获得72MHz/6=12MHz函数：

RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);数字电压表模数转换相关函数初始化ADC1函数ADC_Init()，可以根据指定的参数，初始化外设ADCx的寄存器。初始化ADC1函数：

ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);3.初始化ADC1参数，设置ADC1的工作模式以及规则序列的相关信息。本任务需要初始化ADC1参数：ADC的模式：独立工作模式；单次转换模式、软件控制转换、ADC数据右对齐；转换规则序列1的ADC通道的数目为1等。数字电压表模数转换相关函数

ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);4.使能AD转换器和校准设置。(1)使能ADC1函数(2)使能复位校准ADC1函数

ADC_ResetCalibration(ADC1);(3)等待复位校准结束代码while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));数字电压表模数转换相关函数

ADC_StartCalibration(ADC1);4.使能AD转换器和校准设置。(4)开启AD校准代函数(5)等待校准结束函数while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));数字电压表模数转换相关函数5.读取ADC值(1)ADC1的通道1采样时间是239.5周期ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ch,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);(2)使能指定的ADC1的软件转换启动功能ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);数字电压表模数转换相关函数5.读取ADC值(3)等待转换结束(4)读取ADC1规则组的转换结果while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));temp=ADC_GetConversionValue(ADC1);数字电压表设计与实现项目四任务三数字电压表软件程序代码解读一、主函数程序代码一、主函数程序代码数字电压表软件程序代码解读主函数程序代码数字电压表软件程序代码解读主函数程序代码数字电压表软件程序代码解读主函数程序代码二、头文件程序代码三、模数转换C程序代码数字电压表软件程序代码解读模数转换C程序代码数字电压表软件程序代码解读模数转换C程序代码数