[经验分享] 【Follow me第二季第2期】4.基础任务之 DAC/OPAM/ADC

本次的基础任务为 “使用DAC 产生正弦波，经过 OPAM 的放大，再用 ADC 采集并打印曲线到串口或其他上位机上”

分析题意，该任务需要 DAC、OPAM、ADC 和串口 四种模块的参与

 

下边对各个模块功能的完成进行记录

 

1.DAC：参考IDE 自带的 DAC 例程，生成正弦波波形需要添加：

对应头文件

 

定义DAC 对象，指定管脚输出

 

指定波形频率

 

在setup 函数里指定波形为正弦波、频率为定义参数

 

 

编译无误后烧写程序，通过示波器观察

 

此外，还可以通过 Wave.saw() 函数生成锯齿波、通过 Wave.square() 函数生成方波

 

2.OPAM 模块的使用，参考官方教程进行：Arduino UNO R4 WiFi 运算放大器 |Arduino 文档

由原理图可知，UNO R4 内置的运放模块，A1 对应同相输入端，A2 对应反向输入端，A3 对应运放输出

上一步生成的 DAC 波形幅值为 0~4.5V；板载没有反向电源，因此无法使用反向放大的接法

如果使用同相放大，对应关系是 Vout =(1+Rf/R)， 理论上输出最高电压在 4.5V 之上，超过器件的输出最大值，也不合适；

因此为使后续 OPAM  和 ADC 模块都能正常使用，先用分压电阻缩小输入电压，再开启运放模块放大输出电压

(后边发现原来 Arduino 可以通过Amplitude 函数更改输出电压幅值)

电路原理如下所示：

 

 

用万用板搭建简单电路

 

使用 UNO R4 的OPAM， 同样需要添加头文件

 

然后在 setup 函数里进行模块初始化

 

使用示波器同时观察 OPAMP 的输入信号和输出信号

 

 通道三为输入信号，DAC 生成的0~4.5V 正弦波经电阻分压幅值改变为 0~1V 左右

输入信号经运放大(1+2/1) =3 倍后，得到 0~3V 正弦波

 

3.ADC 采集信号，并在串口绘图

启用ADC 模块，先在 setup 函数里定义 ADC 的采样精度

 

然后定义数据，将ADC 对应 PIN 的数值进行赋值即可

  

 

题意要求将ADC 数字上传到串口绘图，考虑波特率传输等问题，DAC 信号频率不宜太高，修改为 10Hz

ADC读取数据后传输到串口，延时 1ms 时间

 

在菜单栏可以找到串口绘图，打开可见波形

 

 

横纵轴数值无法调节，这个工具还是有待改进的

 

 

整个工程程序如下所示：

// //头文件定义
#include "analogWave.h"
#include "OPAMP.h"

// //模块对象定义
analogWave Wave(DAC);     //定义对象 Wave，关联引脚为 DAC(A0)

//全局变量定义

int WaveFre =10;        //波形频率，单位 Hz

int i16AdcReadResult =0;

//初始化任务，上电或复位后只运行一次
void setup()
{
  pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);       //定义LED 对应的GPIO 为输出
  Serial.begin(115200);             //定义串口通信波特率

  Wave.sine(WaveFre);              //以WaveFre 为初始频率的正弦波
  Wave.start();

  OPAMP.begin(OPAMP_SPEED_HIGHSPEED);

  analogReadResolution(14);       //ADC 读取精度为 14bit
}

//循环运行函数

void loop()
{
  i16AdcReadResult =analogRead(A4);         //指定ADC 读取PIN
  Serial.print("ADC Result is:");           //数据上传提示
  Serial.print(String(i16AdcReadResult));   //转换为字符类型
  Serial.print("\n");                       //数据换行

  delay(1);                                 //延时等待1ms
}

 

本帖最后由 我的学号 于 2024-10-7 18:32 编辑