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ATtiny88初体验(五):ADC

ATtiny88初体验(五):ADC

ADC模块介绍

ATtiny88单片机包含一个10bit分辨率的ADC模块,拥有8个通道,最大采样率15kSPS,转换时间14us。ATtiny88的ADC参考电压可以来自外部,也可以使用内部1.1V的电压源。支持自由运行模式和单次转换模式,支持多种自动触发源,在睡眠模式下拥有噪声消除器。

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注意:为了使用ADC模块, PRR 寄存器的 PRADC 位必须设为0。

ADC转换结果保存在 ADCHADCL 寄存器中,可以通过 ADLAR 位来选择左对齐还是右对齐。为了防止在读取ADC结果时,ADC结果发生改变,必须先读取 ADCL 寄存器,然后再读取 ADCH 寄存器。因为在读取 ADCL 寄存器时,ADC转换的结果会被锁定,直到 ADCH 寄存器被读取为止。

ADC有两种模式:单次触发模式和自由运行模式。在单次触发模式下,向 ADSC 位写1启动转换,转换完成后该位会自动清零;在自由运行模式下, ADSC 位会一直维持1。

在睡眠模式下,ADC模块可以启用噪声消除器减少来自CPU内核和其他I/O外设的噪声,方法如下:

  1. 确保ADC使能并处于非忙状态,选择单次转换模式,使能ADC转换结束中断。
  2. 进入ADC噪声减少模式(或空闲模式),当CPU停止工作时,ADC会开始一次转换。
  3. 当转换结束时,ADC转换结束中断会唤醒CPU,除非再次使用睡眠命令,否则CPU会一直处于活跃状态。

注意:进入除空闲模式及ADC噪声减少模式外的其他睡眠模式时,不会自动关闭ADC,建议在进入这些睡眠模式时将 ADEN 位清零。

ADC转换结果与电压的关系如下式所示:

\[ADC=\frac{V_{IN} \times 1024}{V_{REF}} \]

ATtiny88内部有一个温度传感器,它连接到ADC8通道,在测量温度时,必须选择内部1.1V参考电压。

ADC的测量电压与温度约为线性关系,灵敏度约为1LSB/℃,典型值如下:

image.png

为了获得更高的精度,可以使用如下公式进行软件校正:

\[T = k \times [(ADCH << 8) | ADCL] + T_{OS} \]

其中, \(k\) 是斜率,是固定的,通常数值非常接近1, \(T_{OS}\) 是传感器偏移量。

相关寄存器

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  • REFS0 :参考电压选择。
    image.png
  • ADLAR :ADC结果左对齐,设为0右对齐,设为1左对齐。
  • MUX[3:0] :模拟通道选择。
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  • ADEN :使能ADC。
  • ADSC :启动ADC转换,转换结束后自动清零。
  • ADATE :使能ADC自动触发。
  • ADIF :ADC中断标志位,中断程序执行结束后清零,或者也可以写1清零。
  • ADPS[2:0] :ADC分频选择,分频后的频率不要超过1MHz。
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  • ADTS[2:0] :ADC自动触发源选择。
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  • ADCnD :关闭对应ADC引脚的数字输入缓冲。

代码

下面的代码展示了如何使用ATtiny88的ADC模块读取ADC0通道(PC0引脚)的电压值,代码文件的整体组织结构如下:

.
├── Makefile
├── inc
│   ├── serial.h
│   └── serial_stdio.h
└── src
    ├── main.c
    ├── serial.c
    └── serial_stdio.c

src/main.c 源文件的内容如下:

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <serial_stdio.h>

static void delay(void);

int main(void)
{
    cli();
    stdio_setup();              // initialize stdio and redirect it to serial
    ADMUX = _BV(REFS0);         // external reference, align right, select channel ADC0(PC0)
    ADCSRA = _BV(ADEN) | _BV(ADIF) | _BV(ADPS2) | _BV(ADPS1) | _BV(ADPS0);
                                // enable ADC, clear ADC interrupt flag, disable ADC interrupt, division factor = 128
    DIDR0 = _BV(ADC0D);         // disable digital input buffer of ADC0 pin
    sei();

    for (;;) {
        ADCSRA |= _BV(ADSC);            // start conversion
        while (!(ADCSRA & _BV(ADIF)));  // wait for completion
        uint16_t value = ADCL;          // read low byte first
        value |= ADCH << 8;             // then read the high
        uint16_t voltage = (5000UL * value) >> 10;  // convert digital value to voltage
        printf("ADC0 value: 0x%04X, voltage: %dmV.\r\n", value, voltage);
        ADCSRA |= _BV(ADIF);            // clear flag
        delay();
    }
}

static void delay(void)
{
    for (volatile uint32_t i = 0; i < 0x8000; i++);
}

参考资料

  1. ATtiny88 Datasheet
posted @ 2023-08-29 16:54  chinjinyu  阅读(319)  评论(0编辑  收藏  举报