《汽車計算機基礎(chǔ)》 課件 12- 利用ADC設(shè)計簡易數(shù)字電壓表

汽車計算機基礎(chǔ)

本書結(jié)合汽車技術(shù)電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的“四化”發(fā)展和汽車類專業(yè)特點，按照“由簡到難、循序漸進(jìn)”的原則，共設(shè)置了“緒論”“汽車程序設(shè)計基礎(chǔ)篇”“汽車嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)篇”“車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)篇”4部分內(nèi)容。通過本書的學(xué)習(xí)，可以從整體上加深理解汽車電子控制系統(tǒng)的組成和工作原理，對汽車電子控制技術(shù)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)學(xué)習(xí)奠定良好的汽車計算機基礎(chǔ)。

本書特色：任務(wù)驅(qū)動，理實一體，學(xué)以致用。內(nèi)容組織由簡到難、循序漸進(jìn)，靈活采用對比法、類比法、啟發(fā)法、實驗法等多種教學(xué)方法，有效降低教學(xué)難度和學(xué)習(xí)難度。

本書可作為高職院校汽車類專業(yè)的汽車計算機基礎(chǔ)教材，也可供從事相關(guān)技術(shù)的工程人員參考。第7單元：閃燈的設(shè)計與實現(xiàn)第8單元：開關(guān)狀態(tài)指示燈的設(shè)計與實現(xiàn)第9單元：利用定時中斷實現(xiàn)頻閃燈第10單元：利用PWM實現(xiàn)小燈亮度控制第11單元：利用UART實現(xiàn)上位機和下位機的通信第12單元：利用ADC設(shè)計簡易數(shù)字電壓表汽車嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)篇

第12單元利用ADC設(shè)計簡易數(shù)字電壓表

在汽車測控系統(tǒng)中，往往需要通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（AnalogtoDigitalConverter，ADC）將模擬輸入量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以供MCU接收和處理。單元學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)：（1）理解ADC的通用知識，包括ADC的相關(guān)概念和最簡單的A/D轉(zhuǎn)換采樣電路。（2）熟悉MCU的ADC主要特性和引腳，掌握ADC底層驅(qū)動構(gòu)件頭文件的使用方法。（3）掌握簡易數(shù)字電壓表的硬件電路組成和工作原理，以及ADC應(yīng)用層程序設(shè)計的方法。【單元導(dǎo)讀】任務(wù)12.1理解ADC的通用知識1、轉(zhuǎn)換精度2、轉(zhuǎn)換速度：完成一次A/D轉(zhuǎn)換所要花費的時間。

設(shè)ADC的二進(jìn)制位數(shù)為n，則其分辨率為1/2n。例如，某一ADC是12位，若模擬輸入信號的量程為5V，則該ADC可以檢測到的模擬量變化最小值（理論上的轉(zhuǎn)換精度）為

5V/212

≈

1.22mV。任務(wù)12.1理解ADC的通用知識5、軟件濾波

為了使采樣的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，必須對采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，去掉誤差較大的數(shù)據(jù)（毛刺）?？赏ㄟ^中值濾波或均值濾波實現(xiàn)。4、ADC參考電壓

A/D轉(zhuǎn)換需要一個參考電壓VREF。在一般要求下，ADC參考電壓使用芯片的供電電源電壓。在更為精確的要求下，ADC參考電壓使用單獨電源。3、單端輸入與差分輸入

單端輸入：只有一個輸入引腳，使用公共地GND作為參考電平。輸入電路簡單，但A/D轉(zhuǎn)換值易因受到干擾而變化。

差分輸入：兩個輸入引腳（VIN+、VIN-），ADC的采樣值是兩個輸入引腳的電平差值，從而降低了干擾。光敏電阻或熱敏電阻

例如：采樣電路1、KEA128的ADC模塊

KEA128芯片具有一個ADC模塊（ADC0），支持8位、10位、12位三種精度。具有16個外部模擬輸入（單端輸入）和

5個內(nèi)部模擬輸入，模擬通道引腳見表12-1。任務(wù)12.2掌握ADC底層驅(qū)動構(gòu)件的使用方法任務(wù)12.2掌握ADC底層驅(qū)動構(gòu)件的使用方法

ADC底層驅(qū)動構(gòu)件由adc.h頭文件和adc.c源文件組成，若要使用ADC底層驅(qū)動構(gòu)件，只需將這兩個文件添加到所建工程的04_Driver（MCU底層驅(qū)動構(gòu)件）文件夾中即可實現(xiàn)對ADC的操作。

其中，adc.h頭文件主要包括相關(guān)頭文件的包含、對外接口函數(shù)的聲明；而adc.c源文件是對外接口函數(shù)的具體實現(xiàn)，初學(xué)者可不必深究。

用戶只要熟悉adc.h頭文件的內(nèi)容，即可使用ADC底層驅(qū)動構(gòu)件進(jìn)行編程。見工程文件：..EmbededSource\03-Software\KEA128\KEA128.uvprojx2、KEA128的ADC底層驅(qū)動構(gòu)件及使用方法任務(wù)12.3簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計12.3.1

簡易數(shù)字電壓表的硬件電路組成和工作原理

MCU通過ADC對A端的模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果可計算出A端對應(yīng)的電壓值：ADCresult

：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)n：ADC的位數(shù)VCC的具體電壓值可用萬用表測量出來電位器10kΩ任務(wù)12.3簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計

在嵌入式軟件最小系統(tǒng)框架下，設(shè)計07_Source（應(yīng)用層軟件構(gòu)件）的文件，以實現(xiàn)：通過UART使用printf函數(shù)向PC串口調(diào)試窗口輸出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果和對應(yīng)的電壓值。1）工程總頭文件includes.h：

包含04、05、06文件夾中的頭文件在工程文件中分析代碼并編程：..EmbeddedSource\03-Software\KEA128\KEA128.uvprojx

系統(tǒng)測試時，將電位器A端引腳與ADC通道引腳（如AD13通道對應(yīng)的PTF5引腳）相連，轉(zhuǎn)動電位器的轉(zhuǎn)柄，觀察PC串口調(diào)試窗口輸出的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果變化情況。

通過printf函數(shù)向PC串口調(diào)試窗口依次輸出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果及對應(yīng)的電壓值（其中ADC參考電壓的實際值可通過萬用表測量出來）。

【同步練習(xí)12】12.3.2

簡易數(shù)字電壓表的應(yīng)用層程序設(shè)計2）主程序源文件main.c：

定義局部變量（存放A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果和對應(yīng)的電壓值）；