如何使用N76E003微控制器ADC讀取模擬電壓

模數(shù)轉換器 （ADC） 是微控制器上最常用的硬件功能。它接收模擬電壓并將其轉換為數(shù)字值。由于微控制器是數(shù)字設備并且使用二進制數(shù)字 1 和 0，它不能直接處理模擬數(shù)據(jù)。因此，ADC 用于接收模擬電壓并將其轉換為微控制器可以理解的等效數(shù)字值。

在本教程中，我們將使用N76E003 微控制器單元的內(nèi)置 ADC 外設，因此讓我們評估此應用需要什么樣的硬件設置。

所需組件和硬件設置

要在 N76E003 上使用 ADC，我們將使用使用電位計的分壓器并讀取 0V-5.0V 范圍內(nèi)的電壓。電壓將顯示在 16x2 字符 LCD 中，如果您是 LCD 和 N76E003 的新手，您可以查看如何將 LCD 與 Nuvoton N76E003 連接。因此，該項目所需的主要組件是 16x2 字符 LCD。對于這個項目，我們將使用以下組件 -

字符 LCD 16x2

1k電阻

50k 電位器或微調(diào)電位器

幾根伯格電線

幾根連接線

面包板

更不用說，除了上述組件，我們還需要基于N76E003 微控制器的開發(fā)板以及Nu-Link 編程器。還需要一個額外的 5V 電源單元，因為 LCD 會消耗編程器無法提供的足夠電流。

Nuvoton N76E003 讀取模擬電壓的電路圖

正如我們在示意圖中看到的，端口 P0 用于與 LCD 相關的連接。在最左側，顯示了編程接口連接。電位器用作分壓器，由模擬輸入 0 （AN0） 檢測。

N76E003 中有關 GPIO 和模擬引腳的信息

下圖說明了 N76E003AT20 微控制器單元上可用的 GPIO 引腳。但是，在 20 個引腳中，對于 LCD 相關連接，使用端口 P0（P0.0、P0.1、P0.2、P0.4、P0.5、P0.6 和 P0.7）。模擬引腳以紅色突出顯示。

正如我們所看到的，端口 P0 具有最大的模擬引腳，但這些引腳用于 LCD 相關的通信。因此，P3.0 和 P1.7 可用作模擬輸入引腳 AIN1 和 AIN0。由于這個項目只需要一個模擬引腳，P1.7 是模擬輸入通道 0，用于這個項目。

N76E003 中有關 ADC 外設的信息

N76E003 提供12 位 SAR ADC。N76E003的一個非常好的特點是它具有非常好的ADC分辨率。ADC在單端模式下具有8 通道輸入。連接 ADC 非常簡單明了。

第一步是選擇ADC通道輸入。N76E003 微控制器提供 8 通道輸入。選擇 ADC 輸入或 I/O 引腳后，需要將所有引腳設置為代碼中的方向。用于模擬輸入的所有引腳都是微控制器的輸入引腳，因此所有引腳都需要設置為僅輸入（高阻抗）模式。這些可以使用PxM1 和 PxM2 寄存器進行設置。這兩個寄存器設置 I/O 模式，其中 x 代表端口號（例如，端口 P1.0 寄存器將是 P1M1 和 P1M2，對于 P3.0 它將是 P3M1 和 P3M2 等）配置可以如下圖所示 -

ADC 的配置由兩個寄存器ADCCON0和ADCCON1完成。ADCCON0 寄存器描述如下所示。

寄存器的前 4 位從位 0 到位 3 用于設置 ADC 通道選擇。由于我們使用的是通道 AIN0，因此這四個位的選擇將為 0000。

第 6 位和第 7 位是重要的位。ADCS需要設置為 1 以啟動 ADC 轉換，ADCF將提供有關 ADC 轉換成功的信息。它需要由固件設置為 0 以啟動 ADC 轉換。下一個寄存器是 ADCCON1-

ADCCON1 寄存器主要用于外部觸發(fā)的 ADC 轉換。但是，對于正常的輪詢相關操作，需要將第一位ADCEN設置為 1 以打開 ADC 電路。

接下來，需要在AINDIDS寄存器中控制 ADC 通道的輸入，在該寄存器中可以斷開數(shù)字輸入。

n 代表通道位（例如，AIN0 通道需要使用AINDIDS寄存器的第一位P17DIDS進行控制）。數(shù)字輸入需要使能，否則讀為0。這些都是ADC的基本設置。現(xiàn)在，清除 ADCF 并設置 ADCS，即可開始 ADC 轉換。轉換后的值將在以下寄存器中可用 -

和

兩個寄存器都是 8 位的。由于 ADC 提供 12 位數(shù)據(jù)，所以 ADCRH 用作全量（8 位）而 ADCRL 用作半量（4 位）。

為 ADC 編程 N76E003

每次為特定模塊編碼是一項繁重的工作，因此提供了一個簡單但功能強大的 LCD 庫，對于與 N76E003 連接的 16x2 字符 LCD 接口非常有用。

請擁有該庫（通過克隆或下載）并在您的Keil N76E003 項目中包含lcd.c和LCD.h文件，以便將 16x2 LCD 輕松集成到所需的應用程序或項目中。該庫將提供以下有用的顯示相關功能-

初始化液晶顯示器。

向 LCD 發(fā)送命令。

寫入液晶顯示器。

在 LCD 中輸入一個字符串（16 個字符）。

通過發(fā)送十六進制值打印字符。

滾動超過 16 個字符的長消息。

將整數(shù)直接打印到 LCD 中。

ADC 的編碼很簡單。在設置函數(shù)Enable_ADC_AIN0中；用于將ADC設置為AIN0輸入。這是在文件中定義的。

#define Enable_ADC_AIN0 ADCCON0&=0xF0;P17_Input_Mode;AINDIDS=0x00;AINDIDS|=SET_BIT0;ADCCON1|=SET_BIT0 //P17

因此，上述行將引腳設置為輸入并配置ADCCON0、ADCCON1寄存器以及AINDIDS寄存器。以下函數(shù)將從ADCRH和ADCRL寄存器讀取 ADC，但分辨率為 12 位。

unsigned int ADC_read（void）{

register unsigned int adc_value = 0x0000;

clr_ADCF；

設置_ADCS；

而（ADCF == 0）；

adc_value = ADCRH；

adc_value 《《= 4;

adc_value |= ADCRL;

返回 adc_value；

}

該位左移 4 次，然后添加到數(shù)據(jù)變量中。在主要功能中，ADC 正在讀取數(shù)據(jù)并直接打印在顯示器上。然而，電壓也使用比率或電壓除以位值之間的關系進行轉換。

一個 12 位 ADC 將在 5.0V 輸入上提供 4095 位。因此除以 5.0V/4095 = 0.0012210012210012V

因此，1 位的位變化將等于 0.001V 的變化（大約）。這是在下面顯示的主函數(shù)中完成的。

void main（void）{

int adc_data;

設置（）;

lcd_com （0x01）;

while（1）{

lcd_com （0x01）;

lcd_com （0x80）;

lcd_puts（“ADC數(shù)據(jù)：”）;

adc_data = ADC_read（）;

lcd_print_number（adc_data）;

電壓 = adc_data * bit_to_voltage_ratio；

sprintf（str_voltage，“電壓：%0.2fV”，電壓）；

lcd_com（0xC0）;

lcd_puts（str_voltage）;

Timer0_Delay1ms（500）;

}

}

數(shù)據(jù)從位值轉換為電壓，并使用sprintf函數(shù)將輸出轉換為字符串并發(fā)送到 LCD。

閃爍代碼和輸出

代碼返回 0 warning 和 0 Errors 并且被 Keil 使用默認的刷機方式刷機，你可以看到下面的刷機信息。如果您是 Keil 或 Nuvoton 的新手，請查看Nuvoton 微控制器入門以了解基礎知識以及如何上傳代碼。

重建開始：項目：計時器

重建目標‘目標1’

組裝STARTUP.A51.。.

編譯main.c.。.

編譯lcd.c.。.

編譯Delay.c.。.

鏈接。..

程序大?。簲?shù)據(jù)= 101.3 xdata=0 代碼=4162

從“。\Objects\timer”。..“。\Objects\timer”創(chuàng)建十六進制文件

- 0 個錯誤，0 個警告。

構建時間已用：00:00:02

加載“G：\\n76E003\\Display\\Objects\\timer”

Flash 擦除完成。

Flash 寫入完成：已編程 4162 字節(jié)。

Flash 驗證完成：已驗證 4162 字節(jié)。

閃存加載于 11:56:04 完成

下圖顯示了使用直流適配器連接到電源中的硬件，顯示屏顯示右側電位器設置的電壓輸出。

如果我們轉動電位器，給 ADC 引腳的電壓也會發(fā)生變化，我們可以注意到 LCD 上顯示的 ADC 值和模擬電壓。

#include "N76E003.h"
#include "SFR_Macro.h"
#include "函數(shù)定義.h"
#include "Common.h"
#include "延遲.h"
#包括“l(fā)cd.h”
#define bit_to_voltage_ratio 0.001220703125 // 5.0V 除以 4096 對于 12 位 ADC
無效設置（無效）；
無符號整數(shù) ADC_read(void);
浮動電壓；
字符str_電壓[20]；
無效的主要（無效）{
int adc_data;
設置（）;
lcd_com (0x01);
而（1）{
lcd_com (0x01);
lcd_com (0x80);
lcd_puts("ADC數(shù)據(jù)：");
adc_data = ADC_read();
lcd_print_number(adc_data);
電壓 = adc_data * bit_to_voltage_ratio；
sprintf（str_voltage，“電壓：%0.2fV”，電壓）；
lcd_com(0xC0);
lcd_puts(str_voltage);
Timer0_Delay1ms(500);
}
}
無效設置（無效）{
Set_All_GPIO_Quasi_Mode；
液晶初始化（）；
啟用_ADC_AIN0；
lcd_com (0x80);
LCD_ScrollMessage("歡迎來到 CircuitDigest.com");
lcd_com (0x80);
lcd_puts("ADC 接口");
lcd_com (0xC0);
lcd_puts("使用 N76E003 單片機");
Timer3_Delay100ms(5);
}
無符號整數(shù) ADC_read(void){
注冊無符號整數(shù) adc_value = 0x0000;
clr_ADCF；
設置_ADCS；
而（ADCF == 0）；
adc_value = ADCRH；
adc_value <<= 4;
adc_value |= ADCRL;
返回 adc_value；
}