嵌入式技术应用项目式教程（STM32版）项目4 简易电压表.pptxVIP

项目四 简易电压表 项目内容知识ADC概述STM32F103片上ADC性能技能STM32 ADC基本功能使用（重点难点）STM32 ADC中断的使用实践采集电位器电压实验简易电压表实现考核简易电压表实现 项目计划计划总课时：8课时计划讲授课时：4课时计划实践课时：4课时 目录项目描述ADC基础回顾片上ADC性能介绍STM32 ADC基本功能使用简易电压表程序流程分析数码管显示小数的方法 项目描述 万用表是电类工程师最常用的仪器之一，电压测量是万用表的重要功能。测量电压除了使用万用表的电压档以外，在有特殊要求时，需要使用专门的电压表。使用ADC（模数转换器）可以将模拟电压转换为数字信号，供微控制器处理。如果将模拟电压值通过显示装置显示出来，则完成了电压表最基本的功能。图片来源：/item.htm?spm=a230 r.2316f2bR6O2IEid=544332849063cm_id=140105335569ed55e27babbucket=12 任务描述项目4的任务是使用开发板完成一个简易电压表的设计与制作。要求如下：使用STM32F103片上ADC测量范围0~3.3VDC测量精度0.01V测量时间1s ADC基础回顾 什么是ADC（模数转换器）？所谓ADC，即Analog to Digital Convertor，是一种将模拟信号转换成数字信号的电路。常见的ADC种类包括：逐次逼近型、双积分型、Σ-Δ型。每一种ADC都有其特点，以适应不同的应用场景。双积分型内部电路简单，转换精度高，转换速度慢。逐次逼近型，转换速度快，但精度高的价格贵。 Σ-Δ型转换速度最慢，精度高，价格适中。逐次逼近型ADC是目前使用最为广泛的ADC。 图片来源：/zysbhh/article/details逐次逼近型ADC为例，简述ADC转换原理。逐次逼近型ADC的内部框图如右图所示，主要包括DAC、比较器，采样保持电路（SH）等。被测电压通过采样保持后，通过比较器与DAC输出的电压进行比较，将比较的结果送入逐次逼近寄存器，并在比较完成后，将最终结果输出。 在进行ADC选型时，将关注以下的主要性能指标：ADC位数（8位、10位、12位、16位等）转换时间电压范围（输入电压、参考电压）通信方式（并行通信、串行通信） ADC位数是表征ADC对于模拟电压量化精度的一个参数。ADC位数即将参考电压范围内划分成多少个等级。例如，5V参考电压，8位ADC，则将5V电压划分位256个等级，每一个等级对应约0.020V电压。同样使用5V参考电压，若更换为16为ADC，则每一个等级对应电压约为0.000076V。在参考电压一定的前提下，ADC位数越高，其电压分辨率就越高。 转换时间是描述ADC转换速度的参数。转换时间指从启动ADC转换开始，到转换完成所需要的时间。以ADC0809为例，其最快转换时间为100μs。对于不同类型的ADC，其转换时间差别比较大。逐次逼近型ADC其转换速度较快，而Σ-Δ型ADC转换速度慢。 电压范围是描述ADC对电压采集能力的参数。首先应区分双极性ADC和单极性ADC，双极性ADC能读取负电压，在一些特殊的应用场合，只能选择双极性ADC。此外，对于不包含独立外部参考电压源引脚的ADC，其输入电压范围通常就是ADC器件供电电压。而部分ADC包含独立的参考电压引脚，则其输入电压范围将由参考电压引脚上的电压决定。有部分性能较强的ADC，其输入电压能够超过器件供电电压，以AD7606为例，其供电电压为5V，但输入电压范围可以达到±10V。 ADC将模拟量转换成数字量后，最终需要通过某种通信方式，将数字量传递到微控制器，微控制器接收到电压信息后，进行后续处理。从宏观上看，通信方式有并行和串行通信两种。并行通信以模拟8086并行系统总线为主，该种通信方式能够直接连接到微控制器的外部数据总线，通信过程将由总线控制器完成，操作简单，通信速度快，常用于要求高速数据采集的场景。但并行通信方式连线多，线路复杂，对电路设计要求高。因此，在大多数情况下，串行通信方式更受欢迎。 串行通信方式有两种代表——SPI和I2C。这两种串行通信方式不仅针对ADC器件，同样能够支持绝大多数外部器件。串行通信的优势主要体现在电路设计简单，加上新型微控制器多包含硬件SPI、I2C通信模块，其时序实现不需要开发者做重复劳动，同时，又有DMA等强大辅助外设的支持，使得串行通信方式在速度上也越来越接近并行通信。 片上ADC性能介绍 片上ADC的主要性能指标：12位分辨率输入电压范围：VREF-=VIN=VREF+(参考电压范围内）转换时间：系统时钟为56MHz时，1μs；系统时钟为72MHz时，1.17μs自校准转换完成等中断单次转换或连续转换…… 由于片上ADC直接在微控制