模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡介實驗步驟及現(xiàn)象實驗原理第七章 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）1.模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)簡介模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AnalogDigitalConverter簡稱ADC)，將外部模擬電壓轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可識別的數(shù)字量。溫度、壓力、流量逐次逼近型：電壓比較器比較兩個電壓的大小。過程：將0.1V的電壓與某個實際電壓相比較，如果小了增加0.1V再比較，如果還是小則繼續(xù)增加；假設(shè)到1.5V時，比較電壓大于實際電壓，那么就認(rèn)為實際電壓為1.5V。分辨率取決于每次增加的電壓的大小。STM32單片機(jī)ADC是12位，每一次比較電壓的增量就是參考電壓（如3.3V）除以4096。實際電壓不能比參考電壓大。轉(zhuǎn)換結(jié)果：0~4095的一個數(shù)值。如轉(zhuǎn)換結(jié)果為2048，參考電壓為3.3V時，實際電壓為3.3/4096×2048=1.65V。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)原理STM32F103系列擁有2-3個ADC模塊，這些ADC可以獨立使用，也可以使用雙重模式（提高采樣率）。最大的轉(zhuǎn)換速率為1MHz，即1us（在ADC時鐘源ADCCLK為14MHz，采樣周期為1.5個時鐘脈沖周期下得到）。多達(dá)18個通道，可測量16個外部和2個內(nèi)部信號源。單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行，轉(zhuǎn)換結(jié)果可以左對齊或者右對齊（多余4位在左邊還是右邊）方式存儲在16位數(shù)據(jù)寄存器中。STM32ADC2.實驗步驟及現(xiàn)象將單片機(jī)開發(fā)板的電源、J-Link以及USB轉(zhuǎn)串口模塊連接好。USB轉(zhuǎn)串口模塊仍然連接開發(fā)板的RS232接口1。打開的串口調(diào)試助手，設(shè)置正確的串口號，并將波特率、停止位、數(shù)據(jù)位等內(nèi)容設(shè)置好。打開配套資料“3.實驗例程包\5.ADC\ADC測電壓\user”里面的工程文件“project.uvprojx”，將程序編譯，編譯通過后燒錄至單片機(jī)?？梢杂^察到調(diào)試助手中實時輸出電壓值，如圖7.2所示。開發(fā)板上有兩個旋轉(zhuǎn)電位計VR1和VR2，旋轉(zhuǎn)如圖7.3所示靠開發(fā)板邊緣的電位計VR1，可以看到輸出電壓值動態(tài)變化。3.實驗原理3.3V電壓經(jīng)過VR1的分壓之后連接到了引腳PA4

STM32F103RCT6芯片參考電壓時由引腳13VDDA和引腳12VSSA提供的，如圖參考電壓為3.3V?！缎酒瑪?shù)據(jù)手冊》：PA4的“ADC12_IN4”表示此引腳可以作為ADC1和ADC2的輸入通道4。同理，PA1可以作為ADC1、ADC2和ADC3的通道1。硬件原理軟件原理本實驗將ADC轉(zhuǎn)換得到結(jié)果后通過串口1輸出到電腦，為了方便，使printf函數(shù)調(diào)用串口發(fā)送函數(shù)，從而通過printf輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。本實驗只使用了一個ADC1的輸入通道4，同時使用多個通道采樣需使用通道組：通道組里所有的通道一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完之后讀取結(jié)果；用戶使用時指定通道組多個通道采樣順序。通道組分為規(guī)則組和注入組。

注入通道的轉(zhuǎn)換可以打斷規(guī)則通道的轉(zhuǎn)換，在注入通道轉(zhuǎn)換完成之后，規(guī)則組才得以繼續(xù)轉(zhuǎn)換。軟件原理普通printf：信息輸出到顯示器重定向printf：通過串口輸出信息printf調(diào)用fputc函數(shù)將輸出內(nèi)容輸出，6-12行改寫fputc函數(shù)實現(xiàn)printf重定向至串口1。要使用別的串口，只需要修改第9-10行的串口號。軟件原理第22行定義配置ADC使用的ADC_InitTypeDef類型結(jié)構(gòu)體第25-26行使能了GPIOA和ADC1的時鐘，ADC1通道4使用的PA4，以及串口使用的PA9、PA10都屬于GPIOA。第28-32行配置PA4引腳作為ADC輸入通道，30行設(shè)置模擬輸入模式GPIO_Mode_AIN。軟件原理第34-40行先填充結(jié)構(gòu)體ADC_Initstructure的成員變量，并在40行將其關(guān)聯(lián)至寄存器使之生效。成員變量1：ADC_Mode，配置ADC模式工作在獨立模式還是雙ADC模式，即兩個ADC協(xié)同工作，還是單個ADC工作，第34行選擇了獨立模式ADC_Mode_Independent。軟件原理成員變量2：ADC_ScanConvMode，配置ADC的掃描轉(zhuǎn)換模式，當(dāng)超過一個ADC通道需要轉(zhuǎn)換時，必須開啟掃描轉(zhuǎn)換模式。成員變量3：ADC_ContinuousConvMode，配置ADC是否連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。單次轉(zhuǎn)換模式在每一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后就結(jié)束了，繼續(xù)轉(zhuǎn)換需要重新開始轉(zhuǎn)換；連續(xù)轉(zhuǎn)換模式在一次轉(zhuǎn)換后自動開始下一次轉(zhuǎn)換。軟件原理成員變量4：ADC_ExternalTrigConv，配置ADC外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換信號。第37ADC_ExternalTrigConv_None，意思是不使用外部觸發(fā)，使用軟件來作為ADC開始轉(zhuǎn)換的信號成員變量5：ADC_DataAlign，配置ADC數(shù)據(jù)右對齊方式，由于ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果為12位，而寄存器為16位，右對齊表示高4位空閑成員變量6：ADC_NbrOfChannel，配置ADC通道數(shù)量。本實驗通道數(shù)為1軟件原理如果使用了多個通道，每個通道都需使用ADC_RegularChannelConfig來指定通道采樣順序（注意：需在第35行處開啟掃描轉(zhuǎn)換模式）。例：下列程序設(shè)定了通道3采樣順序為1，而通道1采樣順序為2：第37行配置規(guī)則通道組，確定了ADC1通道4的采樣時間。函數(shù)四個參數(shù)，分別指定ADC1模塊，通道4，此通道的采樣順序（只使用一個通道，故其采樣順序為1）和采樣時間為239.5個時鐘周期。軟件原理第44行使能ADC1第46-50行先重置ADC校準(zhǔn)寄存器，結(jié)束之后再開始ADC校準(zhǔn)，并等待校準(zhǔn)結(jié)束。ADC在每次配置完成后都需要重新校準(zhǔn)，以提高轉(zhuǎn)換的精度軟件原理開始ADC轉(zhuǎn)換以測量實際電壓。由于第37行選擇了不使用外部觸發(fā)開啟ADC轉(zhuǎn)換，故需要通過軟件手動觸發(fā)才能開始ADC轉(zhuǎn)換過程。并且第36行設(shè)定了不連續(xù)采樣，因此每一次轉(zhuǎn)換都需要軟件先觸發(fā)采樣。軟件原理第79行開啟ADC1采值，第80行等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，因為轉(zhuǎn)換。函數(shù)ADC_GetFlagStatus獲取ADC1的轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志位，當(dāng)ADC處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)時返回值為0，轉(zhuǎn)換結(jié)束后返回值為1軟件原理第82行