main.c

m16 的adc

/***********************************************
****             AVR ADC使用范例              ***
****  	                                     ***
**** 策划、整理与测试： 阿莫(armok)             ***
**** 代码编写：  HJJourAVR                    ***
**** 编译器：WINAVR20050214                   ***
****                                         ***
****  	www.OurAVR.com	 2005.8.30           ***
***********************************************/
/*
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
*/

#include <avr/io.h>
#include <avr/delay.h>
#include <avr/signal.h>
#include <avr/interrupt.h>
/*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<<ADSC);						//启动AD转换
    loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);		//方法1 等待AD转换结束
//  while ((ADCSRA&(1<<ADIF))==0);			//写法2 这种写法优化不好
//  loop_until_bit_is_clear(ADCSRA,ADSC);	//方法2 检测ADSC=0也行
    ADCSRA|=(1<<ADIF);						//写1清除标志位
    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<<ADSC);
    loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);
    ADCSRA|=(1<<ADIF);
    //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<<ADSC);
    loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF);
    ADCSRA|=(1<<ADIF);
    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<<in_Single)|(1<<in_Diff_P)|(1<<in_Diff_N)); //作ADC输入时，不可使能内部上拉电阻。

    ADCSRA=(1<<ADEN)|0x06;				//使能ADC,时钟64分频 125KHz@8MHz system clock
    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<<ADIE);				//使能ADC中断
        ADMUX=0xC0|AD_SE_ADC0;			//单端输入ADC0
        ADC_OK=0;						//软件标志清零
        ADCSRA|=(1<<ADSC);				//启动AD转换
        while(ADC_OK==0);				//等待ADC完成，实际程序中可以运行其它任务
        ADCSRA&=~(1<<ADIE); 			//禁止ADC中断
        //查询方式和中断方式要注意 ADIF标志位的处理。
    }
}