代码收藏家 单片机ADC原理及应用解析
如何理解ADC。ADC就是将模拟量转换成数字量的过程，就是转换为计算机所能存储的0和1序列，比如将模拟量转换为一个字节，所以这个字节的大小要能反应模拟量的大小，比如一个0-5V的电压测量量（外部输入电压最小0V,最大为5V）,将0V对应成0000 0000，将5V对应为1111 1111。一个字节能够表示2^8个状态，所以可以将0-5V这个区域分会成2^8个，每个区域对应5/（2^8）V。
普中科技单片机的ADC模块的电路图如下所示，ADC模块用的是XPT2046 芯片。
参考电压
参考电压值直接决定ADC的输入范围，参考电压可以使用内部参考 电压，也可以从外部直接输入 1V～VCC范围内的参考电压。如何理解参考电压？
以逐次逼近型ADC为例。
ADC的时序
相关程序
smg.h
#ifndef _smg_H
#define _smg_H
#include "public.h"
#define SMG_A_DP_PORT P0 //使用宏定义数码管段码口
//定义数码管位选信号控制脚
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
extern u8 gsmg_code[17];
void smg_display(u8 dat[],u8 pos);
#endifsmg.c
#include "smg.h"
//共阴极数码管显示0~F的段码数据
u8 gsmg_code[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : smg_display
* 函数功能 : 动态数码管显示
* 输 入 : dat：要显示的数据
pos：从左开始第几个位置开始显示，范围1-8
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void smg_display(u8 dat[],u8 pos)
{
u8 i=0;
u8 pos_temp=pos-1;
for(i=pos_temp;i<8;i++)
{
switch(i)//位选
{
case 0: LSC=1;LSB=1;LSA=1;break;
case 1: LSC=1;LSB=1;LSA=0;break;
case 2: LSC=1;LSB=0;LSA=1;break;
case 3: LSC=1;LSB=0;LSA=0;break;
case 4: LSC=0;LSB=1;LSA=1;break;
case 5: LSC=0;LSB=1;LSA=0;break;
case 6: LSC=0;LSB=0;LSA=1;break;
case 7: LSC=0;LSB=0;LSA=0;break;
}
SMG_A_DP_PORT=dat[i-pos_temp];//传送段选数据
delay_10us(100);//延时一段时间，等待显示稳定
SMG_A_DP_PORT=0x00;//消音
}
}
xpt2046.h
#ifndef _xpt2046_H
#define _xpt2046_H
#include "public.h"
//管脚定义
sbit DOUT = P3^7; //输出
sbit CLK = P3^6; //时钟
sbit DIN = P3^4; //输入
sbit CS = P3^5; //片选
//函数声明
u16 xpt2046_read_adc_value(u8 cmd);
#endifxpt2046.c
#include "xpt2046.h"
#include "intrins.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : xpt2046_wirte_data
* 函数功能 : XPT2046写数据
* 输 入 : dat：写入的数据
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void xpt2046_wirte_data(u8 dat)
{
u8 i;
CLK = 0;
_nop_();
for(i=0;i<8;i++)//循环8次，每次传输一位，共一个字节
{
DIN = dat >> 7;//先传高位再传低位
dat <<= 1;//将低位移到高位
CLK = 0;//CLK由低到高产生一个上升沿，从而写入数据
_nop_();
CLK = 1;
_nop_();
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : xpt2046_read_data
* 函数功能 : XPT2046读数据
* 输 入 : 无
* 输 出 : XPT2046返回12位数据
*******************************************************************************/
u16 xpt2046_read_data(void)
{
u8 i;
u16 dat=0;
CLK = 0;
_nop_();
for(i=0;i<12;i++)//循环12次，每次读取一位，大于一个字节数，所以返回值类型是u16
{
dat <<= 1;
CLK = 1;
_nop_();
CLK = 0; //CLK由高到低产生一个下降沿，从而读取数据
_nop_();
dat |= DOUT;//先读取高位，再读取低位。
}
return dat;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : xpt2046_read_adc_value
* 函数功能 : XPT2046读AD数据
* 输 入 : cmd：指令
* 输 出 : XPT2046返回AD值
*******************************************************************************/
u16 xpt2046_read_adc_value(u8 cmd)
{
u8 i;
u16 adc_value=0;
CLK = 0;//先拉低时钟
CS = 0;//使能XPT2046
xpt2046_wirte_data(cmd);//发送命令字
for(i=6; i>0; i--);//延时等待转换结果
CLK = 1;
_nop_();
CLK = 0;//发送一个时钟，清除BUSY
_nop_();
adc_value=xpt2046_read_data();
CS = 1;//关闭XPT2046
return adc_value;
}
主函数
/**************************************************************************************
深圳市普中科技有限公司（PRECHIN 普中）
技术支持：www.prechin.net
PRECHIN
普中
实验名称：ADC模数转换实验--电位器电压采集
接线说明：
实验现象：下载程序后，数码管上显示AD模块采集电位器的电压值
注意事项：
***************************************************************************************/
#include "public.h"
#include "smg.h"
#include "xpt2046.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
u16 adc_value=0;
float adc_vol;//ADC电压值
u8 adc_buf[3];
while(1)
{
adc_value=xpt2046_read_adc_value(0x94);//测量电位器
adc_vol=5.0*adc_value/4096;//将读取的AD值转换为电压
adc_value=adc_vol*10;//放大10倍，即保留小数点后一位
adc_buf[0]=gsmg_code[adc_value/10]|0x80;
adc_buf[1]=gsmg_code[adc_value%10];
adc_buf[2]=0x3e;//显示单位V
smg_display(adc_buf,6);
}
}
