第九章模數(shù)轉(zhuǎn)換器

1、第九章 A/D轉(zhuǎn)換器目 錄 ADC簡(jiǎn)介1 ADC功能結(jié)構(gòu)2ADC基本操作3總結(jié)4ADC簡(jiǎn)介|ADC功能特性ADC功能特性n具有掉電模式；n12位轉(zhuǎn)換時(shí)間達(dá)200KHz；n一個(gè)或多個(gè)輸入的Burst模式；n可選由輸入跳變或定時(shí)器匹配信 號(hào)觸發(fā)轉(zhuǎn)換。VREFPVREFNAIN0AIN7VDDAVSSALPC1700系列Cortex-M3具有1個(gè)12位的ADC，并可以根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行靈活配置。可應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換。ADC簡(jiǎn)介|引腳描述AIN0AIN7路模擬輸入通道VREFPVREFNADC參考電壓輸入VDDAVSSAADC電源輸入ADC電源與參考電壓應(yīng)與數(shù)字電源隔離，防止數(shù)字電路干擾

2、ADC簡(jiǎn)介|典型應(yīng)用信號(hào)調(diào)理模塊RS-232總線 壓力傳感器 溫度傳感器 流量傳感器 電流傳感器驅(qū)執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) SP3243E/SP3232ERxDTxDRxDTxDAIN7AIN0傳送現(xiàn)場(chǎng)信息至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)輸出控制信息至LPC17xx實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。信號(hào)的濾波、隔離、放大ADC將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)n計(jì)算反饋控制系統(tǒng)計(jì)算反饋控制系統(tǒng)ADC簡(jiǎn)介|典型應(yīng)用傳感器/變送器ADC反饋輸入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)控制器DAC執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)像給定輸入被控量ADC關(guān)鍵作用關(guān)鍵作用為數(shù)字反饋控制系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。n計(jì)算反饋控制系統(tǒng)計(jì)算反饋控

3、制系統(tǒng)目 錄 ADC簡(jiǎn)介1 ADC功能結(jié)構(gòu)2ADC基本操作3總結(jié)4多路開(kāi)關(guān)ADC時(shí)鐘SEL7.0 ADC功能結(jié)構(gòu)|整體結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)換控制電路控制寄存器AD0CR數(shù)據(jù)寄存器ADDR0全局?jǐn)?shù)據(jù)寄存器AD0GDRADC狀態(tài)寄存器AD0STAT中斷使能寄存器ADINTEN可編程分頻器數(shù)據(jù)寄存器ADDR7CLKDIV7.0AINAPB時(shí)鐘 包含最后一次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，及狀態(tài)信息。包含相應(yīng)通道最后一次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果及狀態(tài)信息。 為ADC轉(zhuǎn)換提供時(shí)鐘ADC轉(zhuǎn)換控制電路ADC控制寄存器AD0CRAIN0SEL7.0ADC時(shí)鐘AIN7 ADC功能結(jié)構(gòu)|通道選擇結(jié)構(gòu)00100000編程AD0CR中的SEL字段可選擇

4、指定的輸入通道。示例：當(dāng)SEL7.0 =0 x20時(shí), 將選擇AIN5作為ADC轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入。多路開(kāi)關(guān)將8位模擬輸入AINx輪流送到ADC轉(zhuǎn)換電路，以節(jié)省成本。示例示例 通道選擇結(jié)構(gòu)控制輸入多路開(kāi)關(guān)的切換，依次將輸入的信號(hào)送入ADC轉(zhuǎn)換電路，以達(dá)到轉(zhuǎn)換器的時(shí)分多路復(fù)用目的。結(jié)構(gòu)如下：轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出AIN ADC功能結(jié)構(gòu)|時(shí)鐘結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘 = Fpclk/(CLkDIV+1)ADC轉(zhuǎn)換控制電路APB時(shí)鐘可編程分頻器CLKDIV7.0ADC時(shí)鐘PDN控制寄存器AD0CR掉電控制ADC時(shí)鐘生成時(shí)鐘生成 可編程分頻器將APB時(shí)鐘調(diào)整為轉(zhuǎn)換所需的時(shí)鐘最大可達(dá)13MHz。掉電模式(PDN=0)分頻器僅

5、在A/D轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)采樣時(shí)鐘?？臻e時(shí)保持復(fù)位狀態(tài)(不產(chǎn)生采樣時(shí)鐘信號(hào))，可節(jié)省功耗。 時(shí)鐘結(jié)構(gòu)接收APB時(shí)鐘，分頻至適合的ADC時(shí)鐘，用于控制AD的轉(zhuǎn)換速率。其功能結(jié)構(gòu)如下：硬件觸發(fā)轉(zhuǎn)換硬件觸發(fā)轉(zhuǎn)換當(dāng)BURST為0且START取0 x100 x111時(shí)，由指定信號(hào)的邊沿觸發(fā)?？捎糜谕獠啃盘?hào)或定時(shí)觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換。 ADC功能結(jié)構(gòu)|轉(zhuǎn)換模式EDGE=0,上升沿EDGE=1,下降沿SEL7.0P1.27/CAP0.1ADC轉(zhuǎn)換控制電路ADC控制寄存器AD0CR數(shù)據(jù)寄存器ADDR0數(shù)據(jù)寄存器ADDR7全局?jǐn)?shù)據(jù)寄存器AD0GDR.ADC時(shí)鐘AINP2.10MAT0.1 MAT0.3 MAT1.0 MA

6、T1.1STARTEDGEAIN0AIN7多路開(kāi)關(guān)軟件啟動(dòng)轉(zhuǎn)換軟件啟動(dòng)轉(zhuǎn)換當(dāng)BURST為0且向START取值0 x1時(shí)，立即啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 ADC包含了多種轉(zhuǎn)換模式，可實(shí)現(xiàn)靈活、高效的信號(hào)轉(zhuǎn)換。用戶(hù)可自由的進(jìn)行配置。SEL7.0ADC轉(zhuǎn)換控制電路ADC控制寄存器AD0CR數(shù)據(jù)寄存器ADDR0數(shù)據(jù)寄存器ADDR7全局?jǐn)?shù)據(jù)寄存器AD0GDR.ADC時(shí)鐘AINSTARTBURSTAIN0AIN7多路開(kāi)關(guān)0 0 00010 ADC功能結(jié)構(gòu)|轉(zhuǎn)換模式轉(zhuǎn)換速率200KHzBURST模式模式當(dāng)BURST為1且向START取值0 x1時(shí)，立即啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。先掃描SEL字段選中的編號(hào)低的通道，再掃描編號(hào)高的通道。重復(fù)掃描

7、轉(zhuǎn)換。 BUSRT模式可實(shí)現(xiàn)硬件掃描要轉(zhuǎn)換的通道、轉(zhuǎn)換相應(yīng)的信號(hào)?？杀苊忸l繁的軟件觸發(fā)轉(zhuǎn)換，極大減輕軟件的負(fù)擔(dān)。數(shù)據(jù)寄存器ADDR0數(shù)據(jù)寄存器ADDR7.狀態(tài)寄存器ADSTAT中斷使能寄存器ADINTENADINTEN7.0DONE0DONE1DONE2DONE3DONE4DONE5DONE6DONE7ADGINTENNVIC控制器通道38 ADC功能結(jié)構(gòu)|ADC中斷控制結(jié)構(gòu)當(dāng)任意ADC通道轉(zhuǎn)換完成且中斷使能，則會(huì)觸發(fā)中斷。各ADC通道的中斷由ADINTEN中相應(yīng)位使能，同時(shí)AGDINTEN標(biāo)識(shí)全局的中斷發(fā)生。n單獨(dú)的通道中斷控制單獨(dú)的通道中斷控制n全局的通道中斷控制全局的通道中斷控制 指定通

8、道轉(zhuǎn)換完成任意通道轉(zhuǎn)換完成產(chǎn)生中斷請(qǐng)求目 錄 ADC簡(jiǎn)介1 ADC功能結(jié)構(gòu)2ADC基本操作3總結(jié)4ADC基本操作引腳、電源配置ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果處理ADC初始化配置ADC基本操作|電源、引腳配置電源控制：電源控制：通過(guò)置位PCONP.PADC位使能ADC時(shí)鐘源引腳配置：引腳配置：當(dāng)使用ADC的模擬引腳測(cè)量電壓時(shí)，可不理會(huì)引腳在PINSEL寄存器中的設(shè)置，但是這樣會(huì)影響測(cè)量精度?？赏ㄟ^(guò)選擇AIN功能改善測(cè)量精度。P0.23GPIO-AIN功能PCONP外設(shè)功率控制寄存器ADC模塊電源模塊PADCPINSELxADC電源開(kāi)啟未禁用引腳數(shù)字功能，轉(zhuǎn)換精度較低正確的配置設(shè)置為AIN更高精度ADC基本操作|

9、初始化配置PCONP |= 1 PADC;PINSEL3 |= (unsigned)0 x03) 30;AD0CR = (1 5) | (Fpclk/1000000-1) 8) | (0 16) | (1 21) | (1 ADINTEN = (1 ADDR2; ulADCbuf = (ulADCbuf 4) & 0 xfff;使能ADC中斷配置優(yōu)先級(jí)ADC中斷初始化需完成ADC模塊中斷使能配置，以及相應(yīng)的NVIC中斷優(yōu)先級(jí)、中斷使能配置。中斷發(fā)生時(shí)，在ISR中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。示例如下：開(kāi)啟全局中斷在ISR中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并進(jìn)行處理獲取實(shí)際轉(zhuǎn)換結(jié)果ADC基本操作|轉(zhuǎn)換結(jié)果處理A/D轉(zhuǎn)換完成后，轉(zhuǎn)換結(jié)果保存在ADDRx和AD0GDR中。但該結(jié)果只是轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果實(shí)際電壓=ADDRx * VREF / 4096假定要讀取通道x的電壓值，A/D的參考電壓為VREF。則實(shí)際轉(zhuǎn)換結(jié)果為：ulADCbuf = LPC_ADC-ADDRx;ulADCbuf = (ulADCbuf 4) & 0 xfff;ulADCData = (ulADCData * Vref)/4096;轉(zhuǎn)換參考代碼：目 錄 ADC簡(jiǎn)介1 ADC功能結(jié)構(gòu)2ADC基本操作3總結(jié)4總結(jié)u具有掉電模式，可以減少空閑時(shí)ADC功耗；u高速的轉(zhuǎn)換模式，12位轉(zhuǎn)換時(shí)間達(dá)200KHz