ADC单词数据采样与电压转换

2024-02-16 19:29:46

A/D转换器的几个技术指标：

量程:指ADC所能输入模拟信号的类型和电压范围，即参考电压。信号类型包括单极性和双极性。
转换位数:量化过程中的量化位数n。
A/D转换后的输出结果用n位二进制数来表示。例:10位ADC的输出值就是0～1023。
分辨率:ADC能够分辨的模拟信号最小变化量。公式:分辨率=量程/2n
例:量程为单极性0-5V，8位ADC的分辨率是:
5/256= 0.0195V
转换时间:ADC完成一次完整的A/D转换所需要的时间，包括采样、保持、量化、编码的全过程。

A/D转换结果有2种存储方式：左对齐、右对齐，一般采用右对齐。

题目描述：

(1)将ADC_INO设置为12位ADC，右对齐，启用中断。
(2)分别用查询和中断这2种方式，每隔0.5秒采样一次ADC的数据。 (3)将每次读取到的ADC采样值转换为对应电压值，发送到上位机。LED1作为采样指示灯，在ADC转换过程中点亮，其余时间熄灭。

查询方式（阻塞式）：

#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "gpio.h"
#include "stdio.h"

#define LED1_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);
#define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);

/* USER CODE BEGIN PD */
uint16_t ADC_Value = 0, ADC_Volt=0;
uint8_t str_buff[64];
/* USER CODE END PD */
void UR1_Send_Info()
{
	sprintf((char *)str_buff,"采样值:%d,电压值:%d.%d%dv\r\n",ADC_Value,ADC_Volt/100,ADC_Volt%100/10,ADC_Volt%10);//数据格式化
	HAL_UART_Transmit(&huart1,str_buff,sizeof(str_buff),10000);//send
}

void ADC_Get_Value()
{
	HAL_ADC_Start(&hadc1);//开启间断模式，每次需要先使用HAL_ADC_Start()开启转换
	LED1_ON();
	if(HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10)== HAL_OK)//明转换完成
	{
		ADC_Value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//读取ADC原始值
		ADC_Volt=ADC_Value *330/4096;//3.3v/2^12
	}
	UR1_Send_Info();
	LED1_OFF();
	HAL_ADC_Stop(&hadc1);停止转换
}

int main(void)
{
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();


  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		ADC_Get_Value();
		HAL_Delay(500);//每隔0.5S读取一次数据
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

中断方式（非阻塞式）：

#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "gpio.h"
#include "stdio.h"

#define LED1_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);
#define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);

/* USER CODE BEGIN PD */
uint16_t ADC_Value = 0, ADC_Volt=0;
uint8_t str_buff[64];
/* USER CODE END PD */
void UR1_Send_Info()//串口发送数据
{
	sprintf((char *)str_buff,"采样值:%d,电压值:%d.%d%dv\r\n",ADC_Value,ADC_Volt/100,ADC_Volt%100/10,ADC_Volt%10);//数据格式化
	HAL_UART_Transmit(&huart1,str_buff,sizeof(str_buff),10000);//send
}

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	if(hadc->Instance == ADC1)
	{
		ADC_Value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
		ADC_Volt=ADC_Value *330/4096;
		UR1_Send_Info();
		LED1_ON();
	}
}

int main(void)
{
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		LED1_OFF();
		HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);
		HAL_Delay(500);//每隔0.5S
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

注：stm32f103系列是12bit ADC，所以转换完是12位的无符号整型，C语言中没有能够12bit的数据类型，所以取最节省系统资源又能保持数值不变的uint16_t 类型，由于ADC采样电压范围是0-3.3v，采样值呈线性分布，那么实际电压就等于ADC_Volt=* 3.3 / 2 ^12 即 ADC_Volt = 3.3 / 4096

串口显示如下：

码农公寓

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