ZigBee開發(7)--基礎實驗AD

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一、A/D轉換的基本工作原理

        將時間上連續變化的類比量轉化為脈衝有無的數字量，這一過程就叫做數字化，實現數字化的關鍵裝置是ADC。

        ADC：數模轉換器，將時間和幅值連續的類比量轉化為時間和幅值離散的數字量，A/D轉換一般要經過採樣、保持、量化和編碼4個過程。

 

二、CC2530的A/D轉換模組

        CC2530的ADC模組支援最高14位二進位的類比數字轉換，具有12位的有效資料位元，它包括一個類比多路轉換器，具有8個各自可配置的通道，以及一個參考電壓發生器。

        該ADC模組有如下主要特徵：

        <1> 可選取的抽取率，設定解析度（7~12位）。

        <2> 8個獨立的輸入通道，可接收單端或差分訊號。

        <3> 參考電壓可選為內部單端、外部單端、外部差分或AVDD5。

        <4> 單通道轉換結束可產生插斷要求。

        <5> 序列轉換結束可發出DMA觸發。

        <6> 可將片內溫度感應器作為輸入。

        <7> 電池電壓測量功能。

 

三、ADC模組的訊號輸入

        連接埠0引腳可以配置為ADC輸入端，依次為AIN0~AIN7：

        <1> 可以把輸入配置為單端輸入或差分輸入。

        <2> 差分輸入對：AIN0~AIN1、AIN2~AIN3、AIN4~AIN5、AIN6~AIN7。

        <3> 片上溫度感應器的輸出也可以作為ADC的輸入用於測量晶片的溫度。

        <4> 可以將一個對應AVDD5/3的電壓作為ADC輸入，實現電池電壓監測。

        <5> 負電壓和大於VDD的電壓都不能用於這些引腳。

        <6> 單端電壓輸入AIN0~AIN7，以通道號碼0~7表示；四個差分輸入對則以 通道號碼8~11表示；溫度感應器的通道號碼為14；AVDD5/3電壓輸入的通道號碼為15。

 

四、ADC相關的幾個概念

        <1> 序列ADC轉換：可以按序列進行多通道的ADC轉換，並把結果通過DMA傳送到儲存空間，而不需要CPU任何參與。

        <2> 單通道ADC轉換：在程式設計中，通過寫ADCCON3寄存器觸發單通道ADC轉換，一旦寄存器被寫入，轉換立即開始。

        <3> 參考電壓：內部產生的電壓、AVDD5引腳、適用於AIN7輸入引腳的外部電壓，或者 適用於AIN6~AIN7輸入引腳的差分電壓。

        <4> 轉換結果：數字轉換結果以2的補碼形式表示。對於單端，結果總是正的。對於差分配置，兩個引腳之間的差分被轉換，可以是負數。 當ADCCON1.EOC設定為1時，數字轉換結果可以獲得，且結果總是駐留在ADCH和ADCL寄存器組合的MSB段中。

        <5> 插斷要求：通過寫ADCCON3觸發一個單通道轉換完成時，將產生一個中斷，而完成 一個序列轉換時，是不產生中斷的。當每完成一個序列轉換，ADC將產生 一個DMA觸發。

        <6> 寄存器：ADC有兩個資料寄存器：ADCL和ADCH；三個控制寄存器：ADCCON1、ADCCON2、ADCCON3；分別用來配置ADC並返迴轉換結果。

 

 

【1】配置APCFG寄存器

        當使用ADC時，連接埠0的引腳必須配置為ADC類比輸入。要配置一個連接埠0引腳為一個ADC輸入，APCFG寄存器中相應的位必須設定為1。這個寄存器的預設值是0，選擇連接埠0為非類比輸入，即作為數字I/O連接埠。

        注意：APCFG寄存器的設定將覆蓋P0SEL的設定。

【2】配置ADCCON3寄存器

        單通道的ADC轉換，只需將控制字寫入ADCCON3寄存器即可。

【3】ADC初始化

        主要對連接埠的功能進行選擇，設定其傳輸方向，並將連接埠設定為類比輸入。

【4】ADC資料擷取

        首先將ADCIF標誌位清0，接著對ADCCON3寄存器設定，該寄存器一旦被寫入，轉換立即開啟；然後等待ADCIF置1，這時候轉換完成，讀取資料即可。

 

/**************************************程式描述：通過內部 AD 控制把溫度資訊通過串口發送給上位機,部分晶片誤差較大，需要校準。手摸著晶片，溫度明顯變大。**************************************/#include <ioCC2530.h>//#include “InitUART_Timer.h” //注意在 option 裡設定路徑#include<stdio.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*===================UR0初始化函數====================*/void usart_Init(void){  PERCFG &= ~0x01;//位置 1 P0 口  P0SEL |= 0x0c;//P0_2,P0_3用作串口,第二功能  P2DIR &= ~0XC0; //P0 優先作為 UART0 ，優先順序  U0CSR |= 0x80;//UART 方式  U0UCR |= 0x0c;    U0GCR |= 11;//U0GCR 與 U0BAUD 配合  U0BAUD |= 216;// 傳輸速率設為 115200    U0CSR |= 0x40;//允許接收  EA = 1;//開總中斷  URX0IE = 1;//開串口接收中斷    UTX0IF = 0;//UART0 TX 中斷標誌初始置位   URX0IF = 0;//UART0 RX 中斷標誌初始置位 }void usart_Send_Byte(uchar c){  U0DBUF = c;  while( !UTX0IF );//等待發送完成標誌位置1  UTX0IF = 0;}void usart_Send_String(uchar *data,uint len){  while(len--)  {    usart_Send_Byte(*data++);  }}/****************************************************************溫度感應器初始化函數****************************************************************/void initTempSensor(void){  EA = 0;  CLKCONCMD &= ~0x40; //設定系統時鐘源為 32MHZ晶振  while(CLKCONSTA & 0x40); //等待晶振穩定為 32M  CLKCONCMD &= ~0x47; //設定系統主時鐘頻率為  //DISABLE_ALL_INTERRUPTS(); //關閉所有中斷  //InitClock(); //設定系統主時鐘為 32M  //TR0=0X01; //set ‘1’ to connectthe temperature sensorto theSOC_ADC.  //ATEST=0X01; // Enablesthe temperature sensor}/****************************************************************讀取溫度感應器 AD 值函數****************************************************************/float getTemperature(void){  uint value;  ADCCON3 = (0x3E); //選擇 1.25V 為參考電壓；12 位解析度；對片內溫度感應器採樣  ADCCON1 |= 0x30; //選擇 ADC 的啟動模式為手動  ADCCON1 |= 0x40; //啟動 AD 轉化  while(!(ADCCON1 & 0x80)); //等待 AD 轉換完成  value = ADCL >> 4; //ADCL 寄存器低 4 位無效  value |= (((uint)ADCH) << 4);  return (value-1367.5)/4.5-4; //根據 AD 值，計算出實際的溫度,晶片、//手冊有錯，溫度係數應該是 4.5 /℃//進行溫度校正，這裡減去 4℃（不同晶片根據具體情況校正）}/****************************************************************主函數****************************************************************/void main(void){  uchar I;  uchar TempValue[6];  float AvgTemp;  usart_Init(); //初始化串口  initTempSensor(); //初始化 ADC  while(1)  {    AvgTemp = 0;    for(I = 0 ; I < 64 ; I++)    {      AvgTemp += getTemperature();      AvgTemp=AvgTemp/2; //每次累加後除 2    }  /****溫度轉換成 ascii 碼發送****/    TempValue[0] = (unsigned char)(AvgTemp)/10 + 48; //十位    TempValue[1] = (unsigned char)(AvgTemp)%10 + 48; //個位    TempValue[2] = ‘.‘; //小數點    TempValue[3] = (unsigned char)(AvgTemp*10)%10+48; //十分位    TempValue[4] = (unsigned char)(AvgTemp*100)%10+48; //百分位    TempValue[5] = ‘\0‘; //字串結束符    usart_Send_String( TempValue,6);    //Delayms(2000); //使用 32M 晶振，故這裡 2000 約等於 1S  }}

 

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