问题原由

粉丝提问,STM32 如何驱动 ADC0809 芯片,时间来得及,粉丝有需求,小哈哥必须安排,这次发文总结一下,希望可以帮助大家。

 

 

开发环境与工具

  • Keil 5主芯片为 STM32F103RET6下载工具为 JLINKXCOM V2.0 串口助手PC 为 Win10

 

程序源码

微信公众号后台回复“Q&A3”,可以下载工程源码及 ADC0809 数据手册。

 

准备工作

购买 ADC0809 芯片

习惯购买元器件多买一个,方便替换验证。

 

因为做过一次验证之后,这个板子就没有用了,所以购买 DIP-28 宽体底座,让底座焊板子上,芯片插底座上,方便芯片的二次使用,节约成本。

 

 

PCB 打板

粉丝买的下图这种模块:

 

 

STM32 要想驱动 ADC0809 这个芯片需要很多个引脚(不考虑复用的话,需要 16 个引脚),如果这些引脚都用杜邦线连接的话会很乱,如果哪个杜邦线再接触不好,那么对于程序的调试很不方便,所以我就采用核心板+底板的形式来实现,避免使用过多的杜邦线。

 

 

现在打样很便宜,线很多,时间来得及的话,推荐使用线路板的方式来验证。

 

我这次网友问答超时了,买件+PCB 打样+调试程序,一共用了 9 天时间,如果不需要打样的实例,一周之内应该可以完成的。

 

ADC0809 简介

ADC0809 是采样精度为 8 位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个 8 通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。

 

 

主要特性

1)8 通道输入,拥有一个 8 位的 A/D 转换器,即分辨率 8 位;

 

2)具有转换起停控制端;

 

3)转换时间为 100μs(时钟为 640KHz 时),130μs(时钟为 500KHz 时);

 

4)单个+5V 电源供电;

 

5)模拟输入电压范围 0~+5V,不需零点和满刻度校准;

 

6)工作温度范围为 -40~+85 摄氏度;

 

7)低功耗,约 15mW。

 

引脚图与功能

 

 

管脚功能说明:

 

IN0-IN7:模拟量输入通道,共计 8 个通道;

 

ADD A-C:通道选择引脚,通过这三根地址线的不同组合选择 IN0 - IN7 中的一个作为模拟量的输入通道;

 

ALE:地址锁存允许信号;

 

START:启动 A/D 转换信号;

 

D0-D7:数据输出口,ADC 转换后的结果通过这 8 个引脚并行输出;

 

OE(OUTPUT ENABLE):输出允许信号,此引脚为输入端,高电平有效。当 A/D 转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量;

 

CLOCK:时钟信号,输入脉冲。ADC0809 内部没有时钟电路,需由外部提供时钟脉冲信号。时钟频率范围为 10KHz-1280KHz,典型值 640KHz;

 

EOC:转换结束状态信号。输出信号,EOC=0,标识正在进行转换。EOC=1,标识转换结束,可以进行下一步输出操作;即当 A/D 转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平);

 

Vref(+)、Vref(-):参考电压(基准电压)。参考电压用来与输入的模拟量进行比较,作为测量的基准。一般 Vref(+)=+5V ,Vref(-)=0V;

 

VCC:电源引脚,单电源 +5V;

 

GND:地 。

 

原理图

 

 

数据手册中的典型应用图:

 

 

STM32 与 ADC0809 接线

 

ADC0809 引脚 STM32 引脚 GPIO 方向
START PA2 输出
EOC PA3 输入
OE PA4 输出
CLOCK PA7 输出
ALE PA6 输出
ADD A PA5 输出
ADD B PB10 输出
ADD C PB11 输出
ADC0809_D0 PA11 输入
ADC0809_D1 PA12 输入
ADC0809_D2 PC10 输入
ADC0809_D3 PC11 输入
ADC0809_D4 PC12 输入
ADC0809_D5 PD2 输入
ADC0809_D6 PB13 输入
ADC0809_D7 PB12 输入

 

注意:ADC0809_D0 为输出数据的最低位,ADC0809_D7 为输出数据的最高位。

 

时序图

 

 

ADC0809 工作过程

(1)控制与 ADDA~ADDC 相连的引脚,选择一个模拟输入端;

 

(2)CLOCK 端输入一个时钟信号,本文通过 STM32 的 PWM 实现此脉冲,脉冲频率 100 KHz;

 

(3)将 ALE 由低电平置为高电平,从而将 ADDA-ADDC 送进的通道代码锁存,经译码后被选中的通道的模拟量送给内部转换单元;

 

(4)给 START 一个正脉冲。当上升沿时,所有内部寄存器清零。下降沿时,开始进行 A/D 转换;在转换期间,START 保持低电平;

 

(5)读取 EOC 引脚的状态,A/D 转换期间,EOC 输入低电平;A/D 转换结束,EOC 引脚输入高电平;

 

(6)当 A/D 转换结束后,将 OE 设置为 1,这时 D0-D7 的数据便可以读取了。

 

AD 转换的代码实现

 

float get_adc0809()
{
 int i=0;
 u8 sum=0;
 float adc=0; 
 int AD_DATA[8] = {0};    
    
 ADC0809_ALE=0;   
 ADC0809_START=0; 
 delay_us(10); 
 ADC0809_ALE=1;       
 ADC0809_START=1; 
 delay_us(10); 
 ADC0809_ALE=0; 
 ADC0809_START=0;            // 启动 AD 转换
    
 while(0==ADC0809_EOC);      // 等待转换结束 
    
 ADC0809_OE=1;  

 AD_DATA[0]=ADC0809_D0*1  ;
 AD_DATA[1]=ADC0809_D1*2  ;
 AD_DATA[2]=ADC0809_D2*4  ;
 AD_DATA[3]=ADC0809_D3*8  ;
 AD_DATA[4]=ADC0809_D4*16 ;
 AD_DATA[5]=ADC0809_D5*32 ;
 AD_DATA[6]=ADC0809_D6*64 ;
 AD_DATA[7]=ADC0809_D7*128 ;
    
 ADC0809_OE=0; 
 
 for(i=0; i<8; i++)
 {
  sum += AD_DATA[i];
 }
    
 adc = (float)sum*5/256;
 printf("sum=%d  ad=%0.2f V\r\n",sum,adc);
    
 return adc;
}

 

CLOCK 时钟信号

要想 ADC0809 芯片能够正常的进行 AD 转换,必须给 CLOCK 引脚提供一个时钟脉冲信号,脉冲的频率范围为:

 

这个脉冲信号可以采用定时器中断的方式来产生脉冲信号或者使用 PWM 的方式来产生脉冲信号,本实例采用 PWM 的方式,引脚选择了一个带有 PWM 功能的引脚PA7:TIM3_CH2。

 

PWM 初始化

PWM 初始化之后,直接使能 PWM 的输出,即始终有占空比 50%的脉冲信号输入到 ADC0809 芯片的 CLOCK 引脚中。

 

//arr 为重载值
//psc 为预分频系数
void Clock_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef       TIM_OCInitStructure;
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); 
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); 

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 

    TIM_DeInit(TIM3);

    /* Time Base configuration */
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period            = arr;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler         = psc;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode       = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision     = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;

    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode             = TIM_OCMode_PWM2;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState        = TIM_OutputState_Enable;  
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse                   = 0; 
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);    //TIM3_CH2

    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE);

    TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);
 
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE);
    
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    
    TIM_SetCompare2(TIM3,arr/2);
}

 

main 函数中调用如下:

 

Clock_PWM_Init(720-1,0);    //PWM 频率=72000/720 = 100Khz

 

AD 结果转换

因为 ADC0809 为 8 位的 AD 芯片,所以我们将 8 位数据中的每一位数据缓存至一个数组中,然后对这个数组中的值求和即为此次 AD 的采样值。

 

因为参考电压 Vref(+)=+5V ,Vref(-)=0V ,所以 8 位数的最大值 0xFF 对应 5V,0x00 对应 0V,所以 AD 采样值和电压值的换算公式为:adc = (float)sum*5/256; 。

 

具体换算的代码如下:

 

u8 sum=0;
float adc=0; 
int AD_DATA[8] = {0};    

AD_DATA[0]=ADC0809_D0*1  ;
AD_DATA[1]=ADC0809_D1*2  ;
AD_DATA[2]=ADC0809_D2*4  ;
AD_DATA[3]=ADC0809_D3*8  ;
AD_DATA[4]=ADC0809_D4*16 ;
AD_DATA[5]=ADC0809_D5*32 ;
AD_DATA[6]=ADC0809_D6*64 ;
AD_DATA[7]=ADC0809_D7*128 ;

for(i=0; i<8; i++)
{
 sum += AD_DATA[i];
}

adc = (float)sum*5/256;
printf("sum=%d  ad=%0.2f V\r\n",sum,adc);

 

结果展示

我们用杜邦线将 IN0 与板子上的 GND、3.3V、5V 依次相连,串口助手输出结果如下:

 

 

好了,今天的网友问答就分享到这里,各位可以利用咱们的核心板,自己做一个底板,玩起来哈。