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【官网例子分析系列】例子10--ADC

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  • TA的每日心情
    开心
    16 小时前
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    [LV.4]偶尔看看III

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    发表于 2024-5-5 16:45:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
    注意事项:
        通常每个io口有8种模式:浮空输入,上拉输入,下拉输入,模拟输入,推挽输出,复用推挽,开漏输出,复用开漏
        但本mcu有4种:00准双向口,01推挽输出,10高阻输入,11开漏模式。
    ------------------------------------------------
    概念介绍(重点见电路图里连接的引脚):
    总共 8个 端口,端口数据寄存器用Px表示,位用Px.n表示
    1.每个端口2个配置寄存器,PxM0,PxM1;两个模式寄存器对应的指定位有四种配置:
      00准双向口,01推挽输出,10高阻输入,11开漏模式
    2.每个端口1个上拉电阻控制寄存器,PxPU;
      0:禁止端口内部的 :禁止端口内部的 4.1K上拉
      1:使能端口内部的 :使能端口内部的 4.1K上拉
    3.每个端口1个施密特触发控制寄存器,PxNCS;
      0:使能端口的施密特触发功能。(上电复位后默认使能施密特触发)
      1:禁止端口的施密特触发功能。
    4.每个端口1个电平转换速度控制寄存器,PxSR;
      0:电平转换速度快,相应的上下冲会比较大
      1:电平转换速度慢,相应的上下冲比较小
    5.每个端口1个驱动电流控制寄存器,PxDR;
      0:增强驱动能力
      1:一般驱动能力
    6.每个端口1个数字信号输入使能控制寄存器,PxIE;
      0:禁止数字信号输入。
      1:使能数字信号输入。
    7.每个端口1个下拉电阻控制寄存器,PxPD;
      0:禁止端口内部的下拉电阻
      1:使能端口内部的下拉电阻

    IE:中断使能寄存器
        EA:总中断允许控制位。
        ELVD:低压检测中断允许位。
        EADC:A/D 转换中断允许位。
        ESn:串行口 n 中断允许位。
        ETn:定时/计数器 Tn 的溢出中断允许位。
        EXn:外部中断 n 中断允许位。
    IE2:中断使能寄存器2
        EUSB:USB 中断允许位。
        ESPI:SPI 中断允许位。
    IP:中断优先级控制寄存器
        PXn:外部中断n中断优先级控制位
        PTn:定时器n中断优先级控制位
        PSn:串口n中断优先级控制位
        PADC:ADC中断优先级控制位
        PLVD:低压检测中断优先级控制位
    IP2:中断优先级控制寄存器2
        PSPI:SPI中断优先级控制位
        PPWMA:高级PWMA中断优先级控制位
        PCMP:比较器中断优先级控制位
        PI2C:I2C中断优先级控制位
        PUSB:USB中断优先级控制位
    IP3:中断优先级控制寄存器3
        PRTC:RTC中断优先级控制位
        PI2S:I2S中断优先级控制位

    串口功能脚切换
    P_SW1:
        S1_S[1:0]:串口 1 功能脚选择位
    P_SW2:

    TCON        定时器控制寄存器
        TFn:Tn溢出中断标志。Tn被允许计数以后,从初值开始加1计数。
            当产生溢出时由硬件将TFn位置“1”,并向CPU请求中断,一直保持到CPU响应中断时,才由硬件清“0”(也可由查询软件清“0”)。
        TRn:定时器Tn的运行控制位。该位由软件置位和清零。
            当GATE(TMOD.7)=0,TRn=1时就允许T1开始计数,TRn=0时禁止Tn计数。
            当GATE(TMOD.7)=1,TRn=1且INT1输入高电平时,才允许Tn计数。

        IEn:外部中断n请求源(INT0/P3.2)标志。IEn=1 外部中断n向CPU请求中断,当CPU响应外部中断时,由硬件清“0”IEn(边沿触发方式)。
        ITn:外部中断源n触发控制位。ITn=0,上升沿或下降沿均可触发外部中断n。ITn=1,外部中断n程控为下降沿触发方式。
    TMOD        定时器模式寄存器
        Tn_GATE:控制定时器n,置1时只有在INTn脚为高及TRn控制位置1时才可打开定时器/计数器n。
        Tn_CT:  控制定时器n用作定时器或计数器,清0则用作定时器(对内部系统时钟进行计数),置1用作 计数器(对引脚Tn/P3.x外部脉冲进行计数)。
        Tn_M1/Tn_M0: 00 -> 16位自动重载模式; 01 -> 16位不自动重载模式; 10 -> 8位自动重载模式; 11 -> 停止工作;

    TL0         定时器0低8位寄存器
    TL1         定时器1低8位寄存器
    TH0         定时器0高8位寄存器
    TH1         定时器1高8位寄存器

    AUXR        辅助寄存器1
        Tnx12:定时器n速度控制位。
            0:12T 模式,即 CPU 时钟 12 分频(FOSC/12)  1:1T 模式,即 CPU 时钟不分频分频(FOSC/1)
        UART_M0x6:
        TnR:定时器n的运行控制位
            0:定时器n停止计数                          1:定时器n开始计算
        Tn_CT:控制定时器n用作定时器或计数器
            清0则用作定时器(对内部系统时钟进行计数),置1用作计数器(对引脚T2/P1.2外部脉冲进行计数)。
        EXTRAM:
        SnBRT:串口波特率

    INTCLKO     中断与时钟输出控制寄存器
        TnCLKO:定时器n时钟输出控制
            0:关闭时钟输出
            1:使能 P3.5 口的是定时器 0 时钟输出功能
            当定时器 0 计数发生溢出时,P3.5 口的电平自动发生翻转。
    WKTCL       掉电唤醒定时器低字节
    WKTCH       掉电唤醒定时器高字节
        WKTEN:掉电唤醒定时器的使能控制位
            0:停用掉电唤醒定时器
            1:启用掉电唤醒定时器
    T4T3M       定时器4/3 控制寄存器
        TnR:定时器n的运行控制位。         
            0:定时器n 停止计数                         1:定时器n 开始计数
        Tn_C/T:控制定时器n用作定时器或计数器。   
            清0则用作定时器(对内部系统时钟进行计数); 置1用作计数器(对引脚T4/P0.6外部脉冲进行计数)。
        Tnx12:定时器n速度控制位。
            0:12T 模式,即 CPU 时钟 12 分频(FOSC/12)
            1:1T 模式,即 CPU 时钟不分频分频(FOSC/1)
        TnCLKO:定时器n时钟输出控制
            0:关闭时钟输出
            1:使能 P0.x 口的是定时器 n 时钟输出功能

    T4H         定时器4 高字节
    T4L         定时器4 低字节
    T3H
    T3L
    T2H
    T2L

    TM0PS       定时器0 时钟预分频寄存器
    TM1PS
    TM2PS
    TM3PS
    TM4PS

    TimerN  :PTn,PTnH   TFn   ETn
        TFn:中断请求位
        ETn: 中断允许位

    SnCON : 串口n控制寄存器
        SnTI:串口n发送完成中断请求标志。需要软件清零。
        SnRI:串口n接收完成中断请求标志。需要软件清零。
        SnRB8:
        SnTB8:
        SnREN:
        SnSM2:
        SnSM1:
        SnSM0:

    ADCTIM:ADC 时序控制寄存器
        CSSETUP:ADC 通道选择时间控制 Tsetup
        CSHOLD[1:0]:ADC 通道选择保持时间控制 Thold
        SMPDUTY[4:0]:ADC 模拟信号采样时间控制 Tduty(注意:SMPDUTY 一定不能设置小于01010B)

    ADCCFG:ADC 配置寄存器
        RESFMT:ADC 转换结果格式控制位。
            0:转换结果左对齐。ADC_RES 保存结果的高 8 位,ADC_RESL 保存结果的低 4 位。
            1:转换结果右对齐。ADC_RES 保存结果的高 4 位,ADC_RESL 保存结果的低 8 位。
        SPEED[3:0]:设置 ADC 时钟{FADC=SYSclk/2/(SPEED+1)}

    ADC_CONTR:ADC 控制寄存器
        ADC_POWER:ADC 电源控制位
        ADC_START:ADC 转换启动控制位
        ADC_FLAG:ADC 转换结束标志位
        ADC_EPWMT: 使能PWM 实时触发ADC 功能
        ADC_CHS[3:0]: ADC 模拟通道选择位. 具体见666页

    ADC_RES:保存转换结果
    ADC_RESL:保存转换结果


    ------------------------------------------------------------------------------
    例子分析:
         WTST = 0;  //设置程序指令延时参数,赋值为0可将CPU执行指令的速度设置为最快
        EAXFR = 1; //扩展寄存器(XFR)访问使能
        CKCON = 0; //提高访问XRAM速度

        P0M1 = 0x30;   P0M0 = 0x30;   //设置P0.4、P0.5为漏极开路(实验箱加了上拉电阻到3.3V)
        P1M1 = 0x31;   P1M0 = 0x30;   //设置P1.4、P1.5为漏极开路(实验箱加了上拉电阻到3.3V), P1.0 为 ADC 高阻输入口
        P2M1 = 0x3c;   P2M0 = 0x3c;   //设置P2.2~P2.5为漏极开路(实验箱加了上拉电阻到3.3V)
        P3M1 = 0x50;   P3M0 = 0x50;   //设置P3.4、P3.6为漏极开路(实验箱加了上拉电阻到3.3V)
        P4M1 = 0x3c;   P4M0 = 0x3c;   //设置P4.2~P4.5为漏极开路(实验箱加了上拉电阻到3.3V)
        P5M1 = 0x0c;   P5M0 = 0x0c;   //设置P5.2、P5.3为漏极开路(实验箱加了上拉电阻到3.3V)
        P6M1 = 0xff;   P6M0 = 0xff;   //设置为漏极开路(实验箱加了上拉电阻到3.3V)
        P7M1 = 0x00;   P7M0 = 0x00;   //设置为准双向口
       
        display_index = 0;
       
        ADCTIM = 0x3f;                //设置 ADC 内部时序,ADC采样时间建议设最大值
        ADCCFG = 0x2f;                //设置 ADC 时钟为系统时钟/2/16/16
        ADC_CONTR = 0x80;   //使能 ADC 模块

        AUXR = 0x80;    //Timer0 set as 1T, 16 bits timer auto-reload,
        TH0 = (u8)(Timer0_Reload / 256);
        TL0 = (u8)(Timer0_Reload % 256);
        ET0 = 1;    //Timer0 interrupt enable
        TR0 = 1;    //Tiner0 run
        EA = 1;     //打开总中断
       
        for(i=0; i<8; i++)  LED8 = 0x10; //上电消隐

        hour   = 12;    //初始化时间值
        minute = 0;
        second = 0;
        DisplayRTC();

        ADC_KeyState  = 0;
        ADC_KeyState1 = 0;
        ADC_KeyState2 = 0;
        ADC_KeyState3 = 0;  //键状态
        ADC_KeyHoldCnt = 0; //键按下计时
        KeyCode = 0;    //给用户使用的键码, 1~16有效
        cnt10ms = 0;

        while(1)
        {
            if(B_1ms)   //1ms到
            {
                B_1ms = 0;
                if(++msecond >= 1000)   //1秒到
                {
                    msecond = 0;
                    RTC();
                    DisplayRTC();
                }
                if(msecond == 500)  DisplayRTC();   //小时后的小数点做秒闪

                if(++cnt10ms >= 10) //10ms读一次ADC
                {
                    cnt10ms = 0;
                    j = Get_ADC12bitResult(0);  //参数0~15,查询方式做一次ADC, 返回值就是结果, == 4096 为错误
                    if(j < 4096)    CalculateAdcKey(j); //计算按键
                }

                if(KeyCode > 0)     //有键按下
                {
                    LED8[6] = KeyCode / 10; //显示键码
                    LED8[7] = KeyCode % 10; //显示键码

                    if(KeyCode == 1)    //hour +1
                    {
                        if(++hour >= 24)    hour = 0;
                        DisplayRTC();
                    }
                    if(KeyCode == 2)    //hour -1
                    {
                        if(--hour >= 24)    hour = 23;
                        DisplayRTC();
                    }
                    if(KeyCode == 3)    //minute +1
                    {
                        second = 0;
                        if(++minute >= 60)  minute = 0;
                        DisplayRTC();
                    }
                    if(KeyCode == 4)    //minute -1
                    {
                        second = 0;
                        if(--minute >= 60)  minute = 59;
                        DisplayRTC();
                    }
                    KeyCode = 0;
                }
            }
        }         
    ----------------------------------------------------------
    1.转换结果

    u16 Get_ADC12bitResult(u8 channel)  //channel = 0~15
    {
        ADC_RES = 0;
        ADC_RESL = 0;

        ADC_CONTR = (ADC_CONTR & 0xf0) | channel; //设置ADC转换通道
        ADC_START = 1;//启动ADC转换
        _nop_();
        _nop_();
        _nop_();
        _nop_();

        while(ADC_FLAG == 0);   //wait for ADC finish
        ADC_FLAG = 0;     //清除ADC结束标志
        return  (((u16)ADC_RES << 8) | ADC_RESL);
    }

    2.ADC键盘计算键码

    /***************** *****************************
    电路和软件算法设计: Coody
    本ADC键盘方案在很多实际产品设计中, 验证了其稳定可靠, 即使按键使用导电膜,都很可靠.
    16个键,理论上各个键对应的ADC值为 (4096 / 16) * k = 256 * k, k = 1 ~ 16, 特别的, k=16时,对应的ADC值是4095.
    但是实际会有偏差,则判断时限制这个偏差, ADC_OFFSET为+-偏差, 则ADC值在 (256*k-ADC_OFFSET) 与 (256*k+ADC_OFFSET)之间为键有效.
    间隔一定的时间,就采样一次ADC,比如10ms.
    为了避免偶然的ADC值误判, 或者避免ADC在上升或下降时误判, 使用连续3次ADC值均在偏差范围内时, ADC值才认为有效.
    以上算法, 能保证读键非常可靠.
    **********************************************/
    #define ADC_OFFSET  64
    void CalculateAdcKey(u16 adc)
    {
        u8  i;
        u16 j;
       
        if(adc < (256-ADC_OFFSET))
        {
            ADC_KeyState = 0;   //键状态归0
            ADC_KeyHoldCnt = 0;
        }
        j = 256;
        for(i=1; i<=16; i++)
        {
            if((adc >= (j - ADC_OFFSET)) && (adc <= (j + ADC_OFFSET)))  break;  //判断是否在偏差范围内
            j += 256;
        }
        ADC_KeyState3 = ADC_KeyState2;
        ADC_KeyState2 = ADC_KeyState1;
        if(i > 16)  ADC_KeyState1 = 0;  //键无效
        else                        //键有效
        {
            ADC_KeyState1 = i;
            if((ADC_KeyState3 == ADC_KeyState2) && (ADC_KeyState2 == ADC_KeyState1) &&
               (ADC_KeyState3 > 0) && (ADC_KeyState2 > 0) && (ADC_KeyState1 > 0))
            {
                if(ADC_KeyState == 0)   //第一次检测到
                {
                    KeyCode  = i;   //保存键码
                    ADC_KeyState = i;   //保存键状态
                    ADC_KeyHoldCnt = 0;
                }
                if(ADC_KeyState == i)   //连续检测到同一键按着
                {
                    if(++ADC_KeyHoldCnt >= 100) //按下1秒后,以10次每秒的速度Repeat Key
                    {
                        ADC_KeyHoldCnt = 90;
                        KeyCode  = i;   //保存键码
                    }
                }
                else ADC_KeyHoldCnt = 0; //按下时间计数归0
            }
        }
    }



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     楼主| 发表于 2024-5-5 16:47:32 | 显示全部楼层
    连接引脚图中已经标出,见红色方框。

    ADC.png
    ADC-mcu.png
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     楼主| 发表于 2024-5-5 16:52:16 | 显示全部楼层
    在 ADC_CHS[3:0] 为0000时,ADC通道为P1.0
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