开发环境与工具
Keil 5主芯片为 STM32F103RET6下载工具为 JLINKXCOM V2.0 串口助手PC 为 Win10
准备工作
购买 ADC0809 芯片
习惯购买元器件多买一个,方便替换验证。
因为做过一次验证之后,这个板子就没有用了,所以购买 DIP-28 宽体底座,让底座焊板子上,芯片插底座上,方便芯片的二次使用,节约成本。
PCB 打板
下图这种模块:
STM32 要想驱动 ADC0809 这个芯片需要很多个引脚(不考虑复用的话,需要 16 个引脚),如果这些引脚都用杜邦线连接的话会很乱,如果哪个杜邦线再接触不好,那么对于程序的调试很不方便,所以我就采用核心板+底板的形式来实现,避免使用过多的杜邦线。
现在打样很便宜,线很多,时间来得及的话,推荐使用线路板的方式来验证。
我这次网友问答超时了,买件+PCB 打样+调试程序,一共用了 9 天时间,如果不需要打样的实例,一周之内应该可以完成的。
ADC0809 简介
ADC0809 是采样精度为 8 位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个 8 通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。
主要特性
1)8 通道输入,拥有一个 8 位的 A/D 转换器,即分辨率 8 位;
2)具有转换起停控制端;
3)转换时间为 100μs(时钟为 640KHz 时),130μs(时钟为 500KHz 时);
4)单个+5V 电源供电;
5)模拟输入电压范围 0~+5V,不需零点和满刻度校准;
6)工作温度范围为 -40~+85 摄氏度;
7)低功耗,约 15mW。
引脚图与功能
管脚功能说明:
IN0-IN7:模拟量输入通道,共计 8 个通道;
ADD A-C:通道选择引脚,通过这三根地址线的不同组合选择 IN0 - IN7 中的一个作为模拟量的输入通道;
ALE:地址锁存允许信号;
START:启动 A/D 转换信号;
D0-D7:数据输出口,ADC 转换后的结果通过这 8 个引脚并行输出;
OE(OUTPUT ENABLE):输出允许信号,此引脚为输入端,高电平有效。当 A/D 转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量;
CLOCK:时钟信号,输入脉冲。ADC0809 内部没有时钟电路,需由外部提供时钟脉冲信号。时钟频率范围为 10KHz-1280KHz,典型值 640KHz;
EOC:转换结束状态信号。输出信号,EOC=0,标识正在进行转换。EOC=1,标识转换结束,可以进行下一步输出操作;即当 A/D 转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平);
Vref(+)、Vref(-):参考电压(基准电压)。参考电压用来与输入的模拟量进行比较,作为测量的基准。一般 Vref(+)=+5V ,Vref(-)=0V;
VCC:电源引脚,单电源 +5V;
GND:地 。
原理图
数据手册中的典型应用图:
STM32 与 ADC0809 接线
ADC0809 引脚 | STM32 引脚 | GPIO 方向 |
---|---|---|
START | PA2 | 输出 |
EOC | PA3 | 输入 |
OE | PA4 | 输出 |
CLOCK | PA7 | 输出 |
ALE | PA6 | 输出 |
ADD A | PA5 | 输出 |
ADD B | PB10 | 输出 |
ADD C | PB11 | 输出 |
ADC0809_D0 | PA11 | 输入 |
ADC0809_D1 | PA12 | 输入 |
ADC0809_D2 | PC10 | 输入 |
ADC0809_D3 | PC11 | 输入 |
ADC0809_D4 | PC12 | 输入 |
ADC0809_D5 | PD2 | 输入 |
ADC0809_D6 | PB13 | 输入 |
ADC0809_D7 | PB12 | 输入 |
注意:ADC0809_D0 为输出数据的最低位,ADC0809_D7 为输出数据的最高位。
时序图
ADC0809 工作过程
(1)控制与 ADDA~ADDC 相连的引脚,选择一个模拟输入端;
(2)CLOCK 端输入一个时钟信号,本文通过 STM32 的 PWM 实现此脉冲,脉冲频率 100 KHz;
(3)将 ALE 由低电平置为高电平,从而将 ADDA-ADDC 送进的通道代码锁存,经译码后被选中的通道的模拟量送给内部转换单元;
(4)给 START 一个正脉冲。当上升沿时,所有内部寄存器清零。下降沿时,开始进行 A/D 转换;在转换期间,START 保持低电平;
(5)读取 EOC 引脚的状态,A/D 转换期间,EOC 输入低电平;A/D 转换结束,EOC 引脚输入高电平;
(6)当 A/D 转换结束后,将 OE 设置为 1,这时 D0-D7 的数据便可以读取了。
AD 转换的代码实现
float get_adc0809()
{
int i=0;
u8 sum=0;
float adc=0;
int AD_DATA[8] = {0};
ADC0809_ALE=0;
ADC0809_START=0;
delay_us(10);
ADC0809_ALE=1;
ADC0809_START=1;
delay_us(10);
ADC0809_ALE=0;
ADC0809_START=0; // 启动 AD 转换
while(0==ADC0809_EOC); // 等待转换结束
ADC0809_OE=1;
AD_DATA[0]=ADC0809_D0*1 ;
AD_DATA[1]=ADC0809_D1*2 ;
AD_DATA[2]=ADC0809_D2*4 ;
AD_DATA[3]=ADC0809_D3*8 ;
AD_DATA[4]=ADC0809_D4*16 ;
AD_DATA[5]=ADC0809_D5*32 ;
AD_DATA[6]=ADC0809_D6*64 ;
AD_DATA[7]=ADC0809_D7*128 ;
ADC0809_OE=0;
for(i=0; i<8; i++)
{
sum += AD_DATA[i];
}
adc = (float)sum*5/256;
printf("sum=%d ad=%0.2f Vrn",sum,adc);
return adc;
}
CLOCK 时钟信号
要想 ADC0809 芯片能够正常的进行 AD 转换,必须给 CLOCK 引脚提供一个时钟脉冲信号,脉冲的频率范围为:
这个脉冲信号可以采用定时器中断的方式来产生脉冲信号或者使用 PWM 的方式来产生脉冲信号,本实例采用 PWM 的方式,引脚选择了一个带有 PWM 功能的引脚PA7:TIM3_CH2。
PWM 初始化
PWM 初始化之后,直接使能 PWM 的输出,即始终有占空比 50%的脉冲信号输入到 ADC0809 芯片的 CLOCK 引脚中。
//arr 为重载值
//psc 为预分频系数
void Clock_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TIM_DeInit(TIM3);
/* Time Base configuration */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //TIM3_CH2
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE);
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
TIM_SetCompare2(TIM3,arr/2);
}
main 函数中调用如下:
Clock_PWM_Init(720-1,0); //PWM 频率=72000/720 = 100Khz
AD 结果转换
因为 ADC0809 为 8 位的 AD 芯片,所以我们将 8 位数据中的每一位数据缓存至一个数组中,然后对这个数组中的值求和即为此次 AD 的采样值。
因为参考电压 Vref(+)=+5V ,Vref(-)=0V ,所以 8 位数的最大值 0xFF 对应 5V,0x00 对应 0V,所以 AD 采样值和电压值的换算公式为:adc = (float)sum*5/256; 。
具体换算的代码如下:
u8 sum=0;
float adc=0;
int AD_DATA[8] = {0};
AD_DATA[0]=ADC0809_D0*1 ;
AD_DATA[1]=ADC0809_D1*2 ;
AD_DATA[2]=ADC0809_D2*4 ;
AD_DATA[3]=ADC0809_D3*8 ;
AD_DATA[4]=ADC0809_D4*16 ;
AD_DATA[5]=ADC0809_D5*32 ;
AD_DATA[6]=ADC0809_D6*64 ;
AD_DATA[7]=ADC0809_D7*128 ;
for(i=0; i<8; i++)
{
sum += AD_DATA[i];
}
adc = (float)sum*5/256;
printf("sum=%d ad=%0.2f Vrn",sum,adc);
结果展示
我们用杜邦线将 IN0 与板子上的 GND、3.3V、5V 依次相连,串口助手输出结果如下: