2019年10月28日 | ATmega16单片机ad电流和电压采样程序

四通道PWM

8路10位ADC，8个单端通道，2个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道　　　

端口A(PA7..PA0) 端口A 做为A/D 转换器的模拟输入端。端口A 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A 处于高阻状态。

端口B(PB7..PB0) 端口B 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B 处于高阻状态。

端口B 也可以用做其他不同的特殊功能.

端口C(PC7..PC0) 端口C 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C 处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS)与 PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能.

端口D(PD7..PD0) 端口D 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D 处于高阻状态。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能.

硬件方面基本懂了，剩下的是程序了，以下是该死的ADC数模转换器的大致使用，不太懂

***************************************************************************************************************************************

本程序简单的示范了如何使用ATMEGA16的ADC模数转换器     普通的单端输入     差分输入及校准    基准电压的校准    查询方式    中断方式    数据格式的变换  出于简化程序考虑，各种数据没有对外输出，学习时建议使用JTAG ICE硬件仿真器

***************************************************************************************************************************************

以下是例程

****************************************************/

#include

#include

#include

#include /*宏INTERRUPT 的用法与SIGNAL 类似，区别在于    SIGNAL 执行时全局中断触发位被清除、其他中断被禁止    INTERRUPT 执行时全局中断触发位被置位、其他中断可嵌套执另外avr-libc 提供两个API 函数用于置位和清零全局中断触发位，它们是经常用到的。分别是：void sei(void) 和void cli(void) 由interrupt.h定义 */

//管脚定义

#define in_Single 0 //PA0(ADC0)

#define in_Diff_P 3 //PA3(ADC3)

#define in_Diff_N 2 //PA2(ADC2)

//常量定义

//单端通道，不放大

#define AD_SE_ADC0 0x00 //ADC0

#define AD_SE_ADC1 0x01 //ADC1

#define AD_SE_ADC2 0x02 //ADC2

#define AD_SE_ADC3 0x03 //ADC3

#define AD_SE_ADC4 0x04 //ADC4

#define AD_SE_ADC5 0x05 //ADC5

#define AD_SE_ADC6 0x06 //ADC6

#define AD_SE_ADC7 0x07 //ADC7

//差分通道ADC0作负端,10/200倍放大

#define AD_Diff0_0_10x 0x08 //ADC0+ ADC0-, 10倍放大，校准用

#define AD_Diff1_0_10x 0x09 //ADC1+ ADC0-, 10倍放大

#define AD_Diff0_0_200x 0x0A //ADC0+ ADC0-,200倍放大，校准用

#define AD_Diff1_0_200x 0x0B //ADC1+ ADC0-,200倍放大

//差分通道ADC2作负端，10/200倍放大

#define AD_Diff2_2_10x 0x0C //ADC2+ ADC2-, 10倍放大，校准用

#define AD_Diff3_2_10x 0x0D //ADC3+ ADC2-, 10倍放大

#define AD_Diff2_2_200x 0x0E //ADC2+ ADC2-,200倍放大，校准用

#define AD_Diff3_2_200x 0x0F //ADC3+ ADC2-,200倍放大

//差分通道ADC1作负端，不放大

#define AD_Diff0_1_1x 0x10 //ADC0+ ADC1-

#define AD_Diff1_1_1x 0x11 //ADC1+ ADC1-,校准用

#define AD_Diff2_1_1x 0x12 //ADC2+ ADC1-

#define AD_Diff3_1_1x 0x13 //ADC3+ ADC1-

#define AD_Diff4_1_1x 0x14 //ADC4+ ADC1-

#define AD_Diff5_1_1x 0x15 //ADC5+ ADC1-

#define AD_Diff6_1_1x 0x16 //ADC6+ ADC1-

#define AD_Diff7_1_1x 0x17 //ADC7+ ADC1-

//差分通道ADC2作负端，不放大

#define AD_Diff0_2_1x 0x18 //ADC0+ ADC2-

#define AD_Diff1_2_1x 0x19 //ADC1+ ADC2-

#define AD_Diff2_2_1x 0x1A //ADC2+ ADC2-,校准用

#define AD_Diff3_2_1x 0x1B //ADC3+ ADC2-

#define AD_Diff4_2_1x 0x1C //ADC4+ ADC2-

#define AD_Diff5_2_1x 0x1D //ADC5+ ADC2-

//单端通道，不放大

#define AD_SE_VBG 0x1E //VBG 内部能隙1.22V电压基准,校准用

#define AD_SE_GND 0x1F //接地 校准用

//注:

//差分通道，如果使用1x或10x增益，可得到8位分辨率。如果使用200x增益，可得到7位分辨率。

//在PDIP封装下的差分输入通道器件未经测试。只保证器件在TQFP与MLF封装下正常工作。

#define Vref 2556 //mV 实测的Vref引脚电压@5.0V供电

//#define Vref 2550 //mV 实测的Vref引脚电压@3.3V供电

//全局变量

unsigned int ADC_SingleEnded; //单端输入的ADC值

int ADC_Diff; //差分输入的ADC值

volatile unsigned int ADC_INT_SE; //中断模式用的单端输入ADC值,会在中断服务程序中被修改，

                                  //须加volatile限定

volatile unsigned char ADC_OK; //ADC状态，会在中断服务程序中被修改，须加volatile限定

unsigned int LED_Volt; //变换后的电压mV

int LED_Curr; //变换后的电流100uA

//仿真时在watch窗口，监控这些全局变量。

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)//查询方式读取ADC单端通道

   {

      ADMUX=(0xc0|adc_input); //adc_input：单端通道 0x00~0x07,0x1E,0x1F

      //0xc0:选择内部2.56V参考电压

      ADCSRA|=(1<      loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF); //方法1 等待AD转换结束

      // while ((ADCSRA&(1<      // loop_until_bit_is_clear(ADCSRA,ADSC); //方法2 检测ADSC=0也行

      ADCSRA|=(1<      return ADC; //ADC=ADCH:ADCL

   }

int read_adc_diff(unsigned char adc_input)//查询方式读取ADC差分通道

  {

      unsigned int ADC_FIX;

      ADMUX=(0xc0|adc_input); //adc_input：差分通道 0x08~0x1D

      _delay_ms(1); //等待差分增益稳定>125uS

      ADCSRA|=(1<      loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);

      ADCSRA|=(1<      //当切换到差分增益通道，由于自动偏移抵消电路需要沉积时间，

      //第一次转换结果准确率很低。

      //用户最好舍弃第一次转换结果。

      ADCSRA|=(1<      loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);

      ADCSRA|=(1<      ADC_FIX=ADC;

      //输出结果用2的补码形式表示

      //可正可负 +/-9bit -512~+511

      //即M16差分通道的ADC+输入端的电压可以大于ADC-,也可以小于ADC-。

      //Tiny26就不行，ADC+输入端的电压必须大于或等于ADC-,为+10bit

     if (ADC_FIX>=0x0200) //负数要变换，正数不用

        {

           ADC_FIX|=0xFC00; //变换成16位无符号整数

         }

     return (int)ADC_FIX;

    }

SIGNAL(SIG_ADC) //ADC中断服务程序

   {

      //硬件自动清除ADIF标志位

      ADC_INT_SE=ADC; //读取结果

      ADC_OK=1;

   }

int main(void)

   {

     long temp32;

     ADC_SingleEnded =0;

     ADC_Diff=0;

     ADC_INT_SE=0;

     //上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻

     PORTB=0xFF; //不用的管脚使能内部上拉电阻。

     PORTC=0xFF;

     PORTD=0xFF;

     PORTA=~((1<     //作ADC输入时，不可使能内部上拉电阻。

     ADCSRA=(1<     sei(); //使能全局中断

     while (1)

       {

         //实测的Vref引脚电压 =2556mV

         ADC_SingleEnded=read_adc(AD_SE_ADC0);

         //查询方式读取ADC0

         temp32=(long)ADC_SingleEnded*Vref;

         LED_Volt=(unsigned int)(temp32/1024);

         ADC_Diff =read_adc_diff(AD_Diff3_2_10x);

         ADC_Diff-=read_adc_diff(AD_Diff2_2_10x);//校准OFFSET

         temp32=(long)ADC_Diff*Vref;

         LED_Curr=(unsigned int)(temp32/(512*10)); //[单位为100uA]

         //查询方式读取ADC3+,ADC2- 10倍放大 max +/-255.6mV

         //10欧姆 1mA=10mV max +/-25.56mA

         //分辨率约0.5mV=50uA，显示取整为100uA单位

         ADCSRA|=(1<         ADMUX=0xC0|AD_SE_ADC0; //单端输入ADC0

         ADC_OK=0; //软件标志清零

         ADCSRA|=(1<         while(ADC_OK==0); //等待ADC完成，实际程序中可以运行其它任务

         ADCSRA&=~(1<         //查询方式和中断方式要注意 ADIF标志位的处理。

      }