Как да използвам adc в arm7 lpc2148

В света на електрониката има много разновидности на аналогови сензори на пазара, които се използват за измерване на температура, скорост, изместване, налягане и т.н. Аналоговите сензори се използват за производство на изход, който непрекъснато се променя с течение на времето. Тези сигнали от аналогови сензори са склонни да имат много малка стойност от няколко микроволта (uV) до няколко миливолта (mV), така че е необходима някаква форма на усилване. За използването на тези аналогови сигнали в микроконтролера трябва да преобразуваме аналоговия сигнал в цифров сигнал, тъй като микроконтролерът разбира и обработва само цифрови сигнали. Така че по-голямата част от микроконтролера има вградена важна функция, наречена ADC (аналогово-цифров преобразувател). Нашият микроконтролер ARM7-LPC2148 също има функция ADC.

В този урок ще видим как да използваме ADC в ARM7-LPC2148 чрез подаване на променливо напрежение към аналогов щифт и да го покажем на 16x2 LCD екран след аналогово в цифрово преобразуване. Затова нека започнем с кратко въведение за ADC.

Какво е ADC?

Както беше казано по-рано, ADC означава аналогово към цифрово преобразуване и се използва за преобразуване на аналогови стойности от реалния свят в цифрови стойности като 1 и 0. И така, какви са тези аналогови стойности? Това са тези, които виждаме в ежедневния си живот като температура, скорост, яркост и т.н. Тези параметри се измерват като аналогови напрежения от съответните сензори и след това тези аналогови стойности се преобразуват в цифрови стойности за микроконтролери.

Нека приемем, че нашият диапазон на ADC е от 0V до 3.3V и имаме 10-битов ADC, това означава, че нашето входно напрежение 0-3.3 волта ще бъде разделено на 1024 нива на дискретни аналогови стойности (2 ¹⁰ = 1024). Значение 1024 е резолюцията за 10-битов ADC, подобно за 8-битовата ADC резолюция ще бъде 512 (28) и за 16-битова ADC резолюция ще бъде 65 536 (216). LPC2148 има 10-битова разделителна способност ADC.

С това, ако действителното входно напрежение е 0V, тогава ADC на MCU ще го прочете като 0 и ако е 3.3V, MCU ще отчете 1024 и ако е някъде между 1,65v, тогава MCU ще прочете 512. Можем да използваме по-долу формули за изчисляване на цифровата стойност, която ще бъде прочетена от MCU въз основа на разделителната способност на ADC и работното напрежение.

[Разделителна способност на ADC / Работно напрежение] = (Цифрова стойност на ADC / Действителна стойност на напрежението)

Като например, ако референтното напрежение е 3v:

Обяснихме ADC подробно в предишната статия.

ADC в ARM7-LPC2148

LPC2148 съдържа два аналогово-цифрови преобразувателя.
Тези преобразуватели са единични 10-битови последователни сближаващи аналогови към цифрови преобразуватели.
Докато ADC0 има шест канала, ADC1 има осем канала.
Следователно общият брой на наличните ADC входове за LPC2148 е 14.
Той преобразува входното напрежение само в диапазона (от 0 до 3.3V). То не трябва да надвишава 3.3V референтното напрежение. Тъй като това ще навреди на интегралната схема и ще осигури несигурни стойности.

Някои важни характеристики на ADC в LPC2148

Всеки преобразувател може да изпълнява над 400000 10-битови проби в секунда.
Всеки аналогов вход има специален регистър на резултатите за намаляване на режийните прекъсвания.
Режим на серийно преобразуване за единични или множество входове.
По избор преобразуване при преход на входен щифт или сигнал за съвпадение на таймера.
Команда Global Start за двата преобразувателя.

Също така проверете как да използвате ADC в други микроконтролери:

Как да използвам ADC в Arduino Uno?
Връзка ADC0808 с 8051 микроконтролер
Използване на модул ADC на микроконтролера PIC
Raspberry Pi ADC Урок
Как да използвам ADC в MSP430G2 - Измерване на аналогово напрежение
Как да използвам ADC в STM32F103C8

ADC щифтове в ARM7-LPC2148

Както казах Earliar, в ARM7-LPC2148 има два канала ADC0 с 6 аналогови входни щифта и ADC1 с 8 аналогови входни щифта. Така че напълно има 14 пина за аналогови входове. Диаграмата по-долу показва щифтовете, които са налични за аналогов вход.

Тъй като входните щифтове ADC се мултиплексират с други GPIO щифтове. Трябва да ги активираме, като конфигурираме регистъра PINSEL, за да изберем функцията ADC.

Таблицата по-долу показва щифтове на ADC и уважаван номер на ADC канал в LPC2148. AD0 е канал 0, а AD1 е канал 1

LPC2148 ПИН	Номер на ADC канал
P0.28	AD0.1
P0.29	AD0.2
P0.30	AD0.3
P0.25	AD0.4
P0.4	AD0.6
P0.5	AD0.7
P0.6	AD1.0
P0.8	AD1.1
P0.10	AD1.2
P0.12	AD1.3
P0.13	AD1.4
P0.15	AD1.5
P0.21	AD1.6
P0.22	AD1.7

ADC регистрира в ARM7-LPC2148

Регистри се използват при програмиране за използване на функция за A / D преобразуване в LPC2148.

По-долу е даден списък на регистрите, използвани в LPC2148 за A / D преобразуване

1. ADCR: Регистър за аналогово към цифрово управление

Употреба: Този регистър се използва за конфигуриране на A / D конвертора в LPC2148

2. ADGDR: Аналогов към цифров глобален регистър за данни

Използване: Този регистър има ГОТОВ бит за A / D конвертор и РЕЗУЛТАТЪТ от преобразуването се съхранява тук.

3. ADINTERN: Регистър за разрешаване на аналогови към цифрови прекъсвания

Употреба: Това е регистър за разрешаване на прекъсвания.

4. ADDR0 - ADDR7: Регистър за данни от аналогов към цифров канал

Използване: Този регистър съдържа A / D стойност за съответните канали.

5. ADSTAT: Аналогов към цифров регистър на състоянието.

Употреба: Този регистър съдържа флаг DONE за съответния ADC канал, както и OVERRUN флаг за съответния ADC канал.

В този урок ще използваме само ADCR и ADGDR регистри. Нека да разгледаме подробно за тях

ADxCR се регистрира в LPC2148

AD0CR и AD1CR за канал 0 и канал 1 съответно. Това е 32-битов регистър. Под таблицата са посочени битовите полета за ADCR регистър.

31:28	27	26:24	23:22	21.	20.	19:17	16.	15: 8	7: 0
РЕЗЕРВИРАН	РЪБ, КРАЙ	СТАРТ	РЕЗЕРВИРАН	PDN	РЕЗЕРВИРАН	CLKS	ИЗБУХВАМ	CLCKDIV	SEL

Нека да видим как да конфигурирате отделни регистри

1. SEL: Битовете от (0 до 7) се използват за избор на канал за ADC преобразуване. За всеки канал се отделя по един бит. Например настройването на Bit-0 ще накара ADC да вземе пример AD0.1 за преобразуване. И задаването на бит -1 ще направи AD0.1; по подобен начин бит-7 ще направи преобразуването за AD0.7. Важна стъпка е, че имаме PINSEL според порта, който използваме, например PINSEL0 за PORT0 в PLC2148.

2. CLCKDIV: Битовете от (8 до 15) са за делител на часовника. Тук часовникът APB (ARM Peripheral Bus clock) е разделен на тази стойност плюс една, за да се получи тактовата честота, необходима за A / D преобразувателя, която трябва да бъде по-малка или равна на 4,5 MHz, тъй като ние използваме метод на последователно сближаване в LPC2148.

3. BURST: Битът 16 се използва за режим на BURST преобразуване.

Настройка 1: ADC ще направи преобразуването за всички канали, които са избрани в SEL битове.

Настройка 0: Ще деактивира режима на преобразуване BURST.

4. CLCKS: Битовете от (17 до 19) три бита се използват за избор на разделителна способност и броя на часовниците за A / D преобразуване в режим на серия, тъй като това е режим на непрекъснато A / D преобразуване.

Стойност за битове (17 до 19)	Битове (точност)	Брой на часовника
000	10	11.
001	9	10
010	8	9
011	7	8
100	6	7
101	5	6
110	4	5
111	3	4

5. PDN: Битът 21 е за избор на режим на изключване на ADC в LPC2148.

A / D е в режим PDN.
A / D е в работен режим

6. СТАРТ: Битовете от (24 до 26) са за СТАРТ. Когато режимът на преобразуване BURST е ИЗКЛЮЧЕН чрез настройка 0, тези битове START са полезни за това кога да започне A / D преобразуването. START се използва и за преобразуване с ръбово управление. Тогава има вход в CAP или MAT щифт на LPC2148, A / D започва да преобразува. Нека проверим таблицата по-долу

Стойност за битове (24 до 26)	ПИН на LPC2148	Функция на ADC
000	Използва се за настройка на ADC в режим PDN Няма старт
001	Започнете A / D преобразуване
010	CAP0.2 / MAT0.2	Започнете A / D преобразуване на EDGE, избран на щифт 27 (Rising or Falling) на CAP / MAT щифтове на LPC2148
011	CAP0.0 / MAT0.0
100	MAT0.1
101	MAT0.3
110	MAT1.0
111	MAT1.1

7. EDGE: 27 ^-ият бит е за EDGE се използва само когато битът START съдържа 010-111. Той започва преобразуване, когато има CAP или MAT вход, който можете да видите по-горе в таблицата за това.

Настройка : 0 - На падащ ръб

1 - На изгряващ ръб

ADxGDR: Регистър за глобални данни на ADC

AD0GDR и AD1GDR за ADC канал 0 и ADC канал 1 съответно.

Това е 32-битов регистър, съдържащ РЕЗУЛТАТА от A / D преобразуване, а също и ГОТОВ бит, което показва, че A / D преобразуването е извършено. Под таблицата са посочени битовите полета за ADGDR регистър.

31	30	29:27	26:24	23:16	15: 6	5: 0
СВЪРШЕН	ПРЕКРАТЯВАНЕ	РЕЗЕРВИРАН	CHN	РЕЗЕРВИРАН	РЕЗУЛТАТ	РЕЗЕРВИРАН

1. РЕЗУЛТАТ: Тези битове (6 до 15) съдържат резултата от A / D преобразуване за избрания канал в ADCR SEL регистъра. Стойността се чете само след превръщането на A / D е завършен и това е обозначено с DONE малко.

ПРИМЕР: За 10-битов ADC резултат запазената стойност варира от (0 до 1023).

2. КАНАЛ: Тези битове 24 до 26 съдържат номера на канала, за който се извършва A / D преобразуването. Преобразуваната цифрова стойност присъства в бита RESULT.

ПРИМЕР: 000 е за ADC канал 0 и 001 е за ADC канал 1 и т.н.

3. OVERRUN: 30 ^-тият бит за OVERRUN се използва в режим BURST. Когато е зададено 1, предишната преобразувана стойност на ADC се заменя с новопреобразуваната стойност на ADC. Когато регистърът се чете, той изчиства бита OVERRUN.

4. ГОТОВО: 31-ият бит е за ГОТОВ бит.

Комплект 1: Когато A / D преобразуването приключи.

Задайте 0: Когато регистърът се чете и ADCR се записва.

Видяхме за важните регистри, които се използват в ADC в LPC2148. Сега нека започнем да използваме ADC в ARM7.

Необходими компоненти

Хардуер

Микроконтролер ARM7-LPC2148
3.3V регулатор на напрежение IC
5V регулатор на напрежение IC
10K потенциометър - 2 бр
LED (всеки цвят)
LCD дисплей (16X2)
9V батерия
Макет
Свързване на проводници

Софтуер

Keil uVision5
Magic Flash Tool

Електрическа схема

Таблицата по-долу показва верижните връзки между LCD и ARM7-LPC2148.

ARM7-LPC2148	LCD (16x2)
P0.4	RS (Избор на регистър)
P0.6	E (Активиране)
P0.12	D4 (ПИН за данни 4)
P0.13	D5 (ПИН за данни 5)
P0.14	D6 (ПИН за данни 6)
P0.15	D7 (ПИН за данни 7)

Научете повече за използването на LCD с ARM 7 - LPC2148.

ВАЖНО: Тук използваме две интегрални схеми на регулатора на напрежение, една за 5V LCD дисплей и друга 3.3V за аналогов вход, които могат да се променят с потенциометър.

Връзки между 5V регулатор на напрежение с LCD и ARM7 Stick

5V регулатор на напрежение IC	ПИН функция	LCD & ARM-7 LPC2148
1. Ляв щифт	+ Ve от батерия 9V вход	NC
2. Централен щифт	- Ве от батерия	VSS, R / W, K на LCD GND на ARM7
3. Десен щифт	Регулиран + 5V изход	VDD, A на LCD + 5V на ARM7

Потенциометър с LCD

Потенциометър се използва за промяна на контраста на LCD дисплея. Потът има три щифта, левият щифт (1) е свързан към + 5V и център (2) към VEE или V0 на LCD модула, а десният щифт (3) е свързан към GND. Можем да регулираме контраста, като завъртим копчето.

Връзка между LPC2148 и потенциометър с регулатор на напрежение 3.3V

3.3V регулатор на напрежение IC	ПИН функция	ARM-7 LPC2148
1. Ляв щифт	- Ве от батерия	GND щифт
2. Централен щифт	Регулиран + 3.3V изход	Към потенциометър Вход и изход на потенциометър до P0.28
3. Десен щифт	+ Ve от батерия 9V вход	NC

Програмиране ARM7-LPC2148 за ADC

За да програмираме ARM7-LPC2148, се нуждаем от инструмента keil uVision & Flash Magic. Използваме USB кабел за програмиране на ARM7 Stick чрез микро USB порт. Пишем код с помощта на Keil и създаваме шестнадесетичен файл и след това HEX файлът се мига на ARM7 стик с помощта на Flash Magic. За да научите повече за инсталирането на keil uVision и Flash Magic и как да ги използвате, следвайте връзката Първи стъпки с ARM7 LPC2148 Microcontroller и го програмирайте с Keil uVision.

В този урок ние преобразуваме аналоговото входно напрежение (0 до 3.3V) в цифрова стойност, като използваме ADC в LPC2148 и показваме аналоговото напрежение на LCD дисплей (16x2). Потенциометър ще се използва за промяна на входното аналогово напрежение.

За да научите повече за свързването на LCD с ARM7-LPC2148 4-битов режим, следвайте тази връзка.

В пълния код за използване на ADC с ARM 7 е дадена в края на този урок, ние сме тук обяснява няколко части от него.

Стъпки, включени в програмирането на LPC2148-ADC

1. Регистърът PINSEL се използва за избор на извода на порта на LPC2148 и функцията ADC като аналогов вход.

PINSEL1 = 0x01000000; // Изберете P0.28 като AD0.1

2. Изберете точността на часовника и бита за преобразуване, като напишете стойност в ADxCR (контролен регистър ADC).

AD0CR = 0x00200402; // Задава операция ADC като 10 бита / 11 CLK за преобразуване (000)

3. Започнете преобразуването, като напишете стойността в битове START в ADxCR.

Тук съм писал до 24 ^-ия бит на AD0CR регистъра.

AD0CR = AD0CR - (1 << 24);

4. Сега трябва да проверим ГОТОВИЯ бит (31-и) на съответния ADxDRy (ADC регистър на данни), тъй като той се променя от 0 на 1. Така че ние използваме цикъл while, за да проверяваме постоянно дали преобразуването е извършено на 31-ия бит от регистъра на данните.

докато (! (AD0DR1 & 0x80000000));

5. След като приключеният бит е настроен на 1, преобразуването е успешно, след това четем резултата от същия регистър на данни ADC AD0DR1 и съхраняваме стойността в променлива.

adcvalue = AD0DR1;

След това използваме формула за преобразуване на цифровата стойност в напрежение и съхраняване в променлива с име напрежение .

напрежение = ((adcvalue / 1023.0) * 3.3);

5. Следващите редове се използват за показване на цифрови стойности (0 до 1023) след аналогово-цифрово преобразуване.

adc = adcvalue; sprintf (displayadc, "adcvalue =% f", adc); LCD_DISPLAY (displayadc); // Показване на ADC стойност (0 до 1023)

6. Следващите редове се използват за показване на входно аналогово напрежение (0 до 3.3V) след аналогово-цифрово преобразуване и след стъпка 5.

LCD_SEND (0xC0); sprintf (voltvalue, "Напрежение =%. 2f V", напрежение); LCD_DISPLAY (волтова стойност); // Дисплей (входно аналогово напрежение)

7. Сега трябва да покажем входното напрежение и цифровите стойности на LCD дисплея. Преди това трябва да инициализираме LCD дисплея и да използваме подходящи команди за изпращане на съобщение за показване.

Кодът по-долу се използва за инициализиране на LCD дисплея

void LCD_INITILIZE (void) // Функция за подготовка на LCD { IO0DIR = 0x0000FFF0; // Задава ПИН P0.12, P0.13, P0.14, P0.15, P0.4, P0.6 като OUTPUT delay_ms (20); LCD_SEND (0x02); // Инициализиране на lcd в 4-битов режим на работа LCD_SEND (0x28); // 2 реда (16X2) LCD_SEND (0x0C); // Показване на курсора на разстояние LCD_SEND (0x06); // Автоматично увеличаване на курсора LCD_SEND (0x01); // Показване на ясен LCD_SEND (0x80); // Първа позиция първа позиция }

Кодът по-долу се използва за показване на стойностите на LCD

нищожен LCD_DISPLAY (Чар * съобщ) // Функция за отпечатване на героите изпратен един по един { uint8_t I = 0; докато (msg! = 0) { IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0xF0) << 8)); // Изпраща горно хапване IO0SET = 0x00000050; // RS HIGH & ENABLE HIGH за отпечатване на данни IO0CLR = 0x00000020; // RW LOW режим на запис delay_ms (2); IO0CLR = 0x00000040; // EN = 0, RS и RW непроменени (т.е. RS = 1, RW = 0) delay_ms (5); IO0PIN = ((IO0PIN & 0xFFFF00FF) - ((msg & 0x0F) << 12)); // Изпраща долна хапка IO0SET = 0x00000050; // RS & EN HIGH IO0CLR = 0x00000020; delay_ms (2); IO0CLR = 0x00000040; delay_ms (5); i ++; } }

Функцията по-долу се използва за създаване на забавяне

void delay_ms (uint16_t j) // Функция за извършване на забавяне в милисекунди { uint16_t x, i; за (i = 0; i { за (x = 0; x <6000; x ++); // Forloop за генериране на 1 милисекунда закъснение с Cclk = 60MHz } }

Пълният код с демонстрационно видео е даден по-долу.