[网友问答3]STM32驱动ADC0809详解

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问题原由

粉丝提问&＃xff0c;STM32如何驱动ADC0809芯片&＃xff0c;恰好我有空&＃xff0c;时间来得及&＃xff0c;粉丝有需求&＃xff0c;小哈哥必须安排&＃xff0c;这次发文总结一下&＃xff0c;希望可以帮助大家。

开发环境与工具

• Keil 5
• 主芯片为STM32F103RET6
• 下载工具为JLINK
• XCOM V2.0串口助手
• PC为Win10

程序源码

微信公众号后台回复“Q&A3”&＃xff0c;可以下载工程源码。

准备工作

购买ADC0809芯片

习惯购买元器件多买一个&＃xff0c;方便替换验证。

因为做过一次验证之后&＃xff0c;这个板子就没有用了&＃xff0c;所以购买DIP-28宽体底座&＃xff0c;让底座焊板子上&＃xff0c;芯片插底座上&＃xff0c;方便芯片的二次使用&＃xff0c;节约成本。

PCB打板

粉丝买的下图这种模块&＃xff1a;

STM32要想驱动ADC0809这个芯片需要很多个引脚&＃xff08;不考虑复用的话&＃xff0c;需要16个引脚&＃xff09;&＃xff0c;如果这些引脚都用杜邦线连接的话会很乱&＃xff0c;如果哪个杜邦线再接触不好&＃xff0c;那么对于程序的调试很不方便&＃xff0c;所以我就采用核心板&＃43;底板的形式来实现&＃xff0c;避免使用过多的杜邦线。

现在打样很便宜&＃xff0c;线很多&＃xff0c;时间来得及的话&＃xff0c;推荐使用线路板的方式来验证。

我这次网友问答超时了&＃xff0c;买件&＃43;PCB打样&＃43;调试程序&＃xff0c;一共用了9天时间&＃xff0c;如果不需要打样的实例&＃xff0c;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&＃xff0c;它可以根据地址码锁存译码后的信号&＃xff0c;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&＃xff09;8通道输入&＃xff0c;拥有一个8位的A&＃xff0f;D转换器&＃xff0c;即分辨率8位。

2&＃xff09;具有转换起停控制端。

3&＃xff09;转换时间为100μs(时钟为640KHz时)&＃xff0c;130μs&＃xff08;时钟为500KHz时&＃xff09;。

4&＃xff09;单个&＃xff0b;5V电源供电

5&＃xff09;模拟输入电压范围0&＃xff5e;&＃xff0b;5V&＃xff0c;不需零点和满刻度校准。

6&＃xff09;工作温度范围为-40&＃xff5e;&＃xff0b;85摄氏度

7&＃xff09;低功耗&＃xff0c;约15mW。

引脚图与功能

管脚功能说明&＃xff1a;

IN0&＃xff0d;IN7&＃xff1a;模拟量输入通道&＃xff0c;共计8个通道&＃xff1b;

ADD A&＃xff0d;C&＃xff1a;通道选择引脚&＃xff0c;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&＃xff1b;

ALE&＃xff1a;地址锁存允许信号&＃xff1b;

START&＃xff1a;启动A/D转换信号&＃xff1b;

D0&＃xff0d;D7&＃xff1a;数据输出口&＃xff0c;ADC转换后的结果通过这8个引脚并行输出&＃xff1b;

OE(OUTPUT ENABLE)&＃xff1a;输出允许信号&＃xff0c;此引脚为输入端&＃xff0c;高电平有效。当A/D转换结束时&＃xff0c;此端输入一个高电平&＃xff0c;才能打开输出三态门&＃xff0c;输出数字量&＃xff1b;

CLOCK&＃xff1a;时钟信号&＃xff0c;输入脉冲。ADC0809内部没有时钟电路&＃xff0c;需由外部提供时钟脉冲信号。时钟频率范围为10KHz-1280KHz&＃xff0c;典型值640KHz&＃xff1b;

EOC&＃xff1a;转换结束状态信号。输出信号&＃xff0c;EOC&＃xff1d;0&＃xff0c;正在进行转换。EOC&＃xff1d;1&＃xff0c;转换结束&＃xff0c;可以进行下一步输出操作&＃xff1b;即当A/D转换结束时&＃xff0c;此端输出一个高电平&＃xff08;转换期间一直为低电平&＃xff09;&＃xff1b;

Vref(&＃43;)、Vref(-)&＃xff1a;参考电压&＃xff08;基准电压&＃xff09;。参考电压用来与输入的模拟量进行比较&＃xff0c;作为测量的基准。一般Vref(&＃43;)&＃xff1d;5v ,Vref(-)&＃xff1d;0V&＃xff1b;

VCC&＃xff1a;电源引脚&＃xff0c;单电源 &＃43;5V&＃xff1b;

GND&＃xff1a;地 。

原理图

数据手册中的典型应用图&＃xff1a;

STM32与ADC0809接线

注意:ADC0809_D0为输出数据的最低位&＃xff0c;ADC0809_D7为输出数据的最高位。

时序图

ADC0809工作过程

&＃xff08;1&＃xff09;控制与ADDA~ADDC相连的引脚&＃xff0c;选择一个模拟输入端&＃xff1b;

&＃xff08;2&＃xff09;CLOCK端输入一个时钟信号&＃xff0c;本文通过STM32的PWM实现此脉冲&＃xff0c;脉冲频率采样100 KHz&＃xff1b;

&＃xff08;3&＃xff09;将ALE由低电平置为高电平&＃xff0c;从而将ADDA&＃xff0d;ADDC送进的通道代码锁存&＃xff0c;经译码后被选中的通道的模拟量送给内部转换单元&＃xff1b;

&＃xff08;4&＃xff09;给START一个正脉冲。当上升沿时&＃xff0c;所有内部寄存器清零。下降沿时&＃xff0c;开始进行A/D转换&＃xff1b;在转换期间&＃xff0c;START保持低电平&＃xff1b;

&＃xff08;5&＃xff09;读取EOC引脚的状态&＃xff0c;A/D转换期间&＃xff0c;EOC输入低电平&＃xff1b;A/D转换结束&＃xff0c;EOC引脚输入高电平&＃xff1b;

&＃xff08;6&＃xff09;当A/D转换结束后&＃xff0c;将OE设置为1&＃xff0c;这时D0&＃xff0d;D7的数据便可以读取了。

AD转换的代码实现

float get_adc0809()
{
int i&＃61;0;
u8 sum&＃61;0;
float adc&＃61;0;
int AD_DATA[8] &＃61; {0};
ADC0809_ALE&＃61;0;
ADC0809_START&＃61;0;
delay_us(10);
ADC0809_ALE&＃61;1;
ADC0809_START&＃61;1;
delay_us(10);
ADC0809_ALE&＃61;0;
ADC0809_START&＃61;0;//启动AD转换
while(0&＃61;&＃61;ADC0809_EOC);//等待转换结束
ADC0809_OE&＃61;1;
AD_DATA[0]&＃61;ADC0809_D0*1 ;
AD_DATA[1]&＃61;ADC0809_D1*2 ;
AD_DATA[2]&＃61;ADC0809_D2*4 ;
AD_DATA[3]&＃61;ADC0809_D3*8 ;
AD_DATA[4]&＃61;ADC0809_D4*16 ;
AD_DATA[5]&＃61;ADC0809_D5*32 ;
AD_DATA[6]&＃61;ADC0809_D6*64 ;
AD_DATA[7]&＃61;ADC0809_D7*128 ;
ADC0809_OE&＃61;0;

for(i&＃61;0; i<8; i&＃43;&＃43;)
{
sum &＃43;&＃61; AD_DATA[i];
}
adc &＃61; (float)sum*5/256;
printf("sum&＃61;%d ad&＃61;%0.2f V\r\n",sum,adc);
return adc;
}


CLOCK时钟信号

要想ADC0809芯片能够正常的进行AD转换&＃xff0c;必须给CLOCK引脚提供一个时钟脉冲信号&＃xff0c;脉冲的频率范围为&＃xff1a;

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PWM信号&＃xff0c;本实例采用PWM的方式&＃xff0c;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&＃xff0c;直接使能PWM的输出&＃xff0c;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 &＃61; GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode &＃61; GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed &＃61; GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
TIM_DeInit(TIM3);
/* Time Base configuration */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period&＃61; arr;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler&＃61; psc;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode &＃61; TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision &＃61; 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter &＃61; 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode &＃61; TIM_OCMode_PWM2;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState &＃61; TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse &＃61; 0;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity &＃61; 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&＃xff1a;

Clock_PWM_Init(720-1,0); //PWM频率&＃61;72000/720 &＃61; 100Khz


AD结果转换

因为ADC0809为8位的AD芯片&＃xff0c;所以我们将8位数据中的每一位数据缓存至一个数组中&＃xff0c;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(&＃43;)&＃xff1d;5v ,Vref(-)&＃xff1d;0V &＃xff0c;所以8位数的最大值0xFF对应5V&＃xff0c;0x00对应0V&＃xff0c;所以AD采样值和电压值的换算公式为&＃xff1a;adc &＃61; (float)sum*5/256; 。

具体换算的代码如下&＃xff1a;

u8 sum&＃61;0;
float adc&＃61;0;
int AD_DATA[8] &＃61; {0};
AD_DATA[0]&＃61;ADC0809_D0*1 ;
AD_DATA[1]&＃61;ADC0809_D1*2 ;
AD_DATA[2]&＃61;ADC0809_D2*4 ;
AD_DATA[3]&＃61;ADC0809_D3*8 ;
AD_DATA[4]&＃61;ADC0809_D4*16 ;
AD_DATA[5]&＃61;ADC0809_D5*32 ;
AD_DATA[6]&＃61;ADC0809_D6*64 ;
AD_DATA[7]&＃61;ADC0809_D7*128 ;
for(i&＃61;0; i<8; i&＃43;&＃43;)
{
sum &＃43;&＃61; AD_DATA[i];
}
adc &＃61; (float)sum*5/256;
printf("sum&＃61;%d ad&＃61;%0.2f V\r\n",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&＃xff0c;串口助手输出结果如下&＃xff1a;

好了&＃xff0c;今天的网友问答就分享到这里&＃xff0c;各位可以利用咱们的核心板&＃xff0c;自己做一个底板&＃xff0c;玩起来哈。

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