Лабораторная работа № 4: Использование АЦП

Цель работы:Изучение АЦП.

Теоретический материал

В состав микроконтроллера STM32F407VG входит три АЦП. Разрядность АЦП равна 12 бит, 18 каналов ввода (16 внешних и 2 внутренних). Удобное выравнивание битов результата, генерирование различных прерываний и сигналов для DMA, скорость оцифровки — до 0.9 MSPS с программируемым временем захвата и преобразования, автокалибровка, режим сканирования входов по списку, аналоговый WatchDog.

Каждый преобразователь способен принимать сигнал из 16 внешних каналов.

Кроме того, в состав контроллера входит датчик температуры. Диапазон входных напряжений составляет 1.8…3.6 В. Датчик температуры подключен к входному каналу ADC_IN16, который используется для того, чтобы преобразовать выходное напряжение датчика в цифровое значение.

Внутренний датчик температуры предназначен для отслеживания изменения температуры.

Понадобится потенциометр, чтобы изменять показания АЦП.

Для того, чтобы определить поданное напряжение на вход АЦП, необходимы дополнительные измерения. С помощью тестера определяем напряжение, которое равно 3 В, подключив их к соответствующим выводам на плате. Тестер показал, что в данном случае напряжение равно 2.96 В. Следовательно записываем данный коэффициент в код программы.

Расчет напряжения:

где U _res – значение поданного напряжения,

U _ref –напряжение,относительно которого производится сравнение,

BIN _max–двоичный код максимально возможного значения,которое может хранится в регистре данных,

АЦП, зависит от его разрядности (в нашем случае разрядность АЦП 12, поэтому максимальному напряжению соответствует число 0xFFF – число, у которого в младших 12 разрядах все единицы),

BIN _res – значение двоичного кода из регистра данных АЦП, которое записано после проведения

измерений.

При напряжения равным 0 В, получим минимальное значение напряжения. Соединим выводы GND и первого вывода порта А проводником, значение примерно равно к нулю.

Принцип оцифровки: входное напряжение сравнивается с опорными напряжениями V_REF- и V_REF+:

• V_REF- нужно подключить к земле
• V_REF+ по желанию: либо к питанию процессора (оно плавающее и шумное, поэтому этот вариант годится только для неточных измерений), либо к внешнему источнику опорного напряжения (ИОН).

· Входное напряжение V_In будет измерено относительно V_REF- и V_REF+, и результат преобразования сложен в выходной регистр в такой пропорции:

· К примеру, 1.2 В при питании АЦП от 3.3 В преобразуются в 1490.

Регистры АЦП в STM32

SR — регистр статуса

· 0 бит: флаг AWD (Analog WatchDog). Входной сигнал пересёк значения регистров LTR или HTR.

· 1 бит: флаг EOC (End Of Conversion). После окончания преобразования переключается в 1. Сбрасывается вручную или при чтении регистра DR.

· 4 бит: флаг STRT (Start). Сигнализирует о начале преобразования.

CR1 — первый регистр настроек

· 0..4 биты: значение AWDCH (Analog WatchDog Channel). Задаёт номер канала для слежения вотчдогом.

· 5 бит: EOCIE (End Of Conversion Interrupt Enable). Включает прерывание по окончанию преобразования.

· 6 бит: AWDIE (Analog WatchDog Interrupt Enable). Включает прерывание по срабатыванию аналогового вотчдога.

· 7 бит: JEOCIE.

· 8 бит: SCAN. Включает режим сканирования каналов по списку в регистрах SQR1, SQR2, SQR3.

· 9 бит: AWDSGL (Analog WatchDog Single). Задаёт тип срабатывания вотчдога в режиме SCAN: на один канал (1) или на все (0).

· 10 бит: JAUTO.

· 11 бит: DISCEN (Discontinious mode Enabled). Включает «рваный» режим работы — АЦП включается по внешнему триггеру.

· 12 бит: JDISCEN.

· 13..15 биты: DISCNUM (Discontinious mode Number of channels). Количество каналов для преобразования в «рваном» режиме.

· 16..19 биты: DUALMOD (Dual Mode selection). Задаёт режим совместной работы двух АЦП.

· 22 бит: JAWDEN.

· 23 бит: AWDEN (Analog WatchDog Enabled). Включает аналоговый вотчдог.