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普中51开发板，用XPT2046芯片实现AD数模转换。protues仿真用ADC0808实现AD数模转化
实验做完了，总结一下，这些都是做实验的时候自己收集整理总结的资料，下面分享一下 XPT2046芯片: XPT2046的功能很多，这里只介绍怎么用该芯片来完成AD数模转换的实验。 XPT2046 是一种典型的逐次逼近型模数转换器（SAR ADC），包含了采样/保持、模数转换、串口数据输出等功能，因此我们可以用这个芯片来完成本次实验AD转换的内容。 本次实验使用的是XPT芯片的电压模式，首先看下面这个图，了解芯片的引脚和功能，我们要操作的引脚有DCLK 、CS非、DIN 、DOUT： 处理器和转换器之间的的通信需要 8 个时钟周期，可采用 SPI、SSI 和Microwire 等同步串行接口。前面8个时钟就在进行通信。 前8个时钟就是用来通过DIN引脚输入控制字节。 先看DIN的时序（图中有几个英文单词，Idle的意思是闲置的意思，aquire是获取的意思，conversion是转换的意思，个人理解是图中把DIN在24个时钟周期内的变化，分成了几个段，闲置段，获取段，转换段）DIN的控制位有8位，下面开始从最高位开始介绍： 控制字的首位必须是 1，即 S＝1。在 XPT2046 的 DIN 引脚检测到起始位前，所有的输入将被忽略。 A2-A0的选择，由于我选择的是工作在单端模式，则要选中XP输入（至于为什么是XP输入下面解释），所以A2-A0是选择001或者011都可以（二者都能选中XP输入）。如下图： SER/ DFR非 ：控制参考源模式，选择单端模式（SER/ DFR非 ＝1），或者差分模式。在单端模式下，转换器的参考电压固定为VREF相对于GND引脚的电压 PD0和PD1：控制掉电和内部参考电压配置的关系。我选择PD1和PD0都为0（为低功率模式）如下图： 这个芯片的AD是逐次逼近式AD，逐次逼近式AD转换器中有一个逐次逼近寄存器SAR，其数字量是由它产生的。 附上图片： 下面介绍一下ADC0808/0809 ADC0808芯片介绍： 内部结构和外部引脚： ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图11.19和图11.20所示。内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下： ADC 0808/0809工作时序： END 有什么地方不对的地方，欢迎指出。 开发板实验代码： /****************************************************************** 功能： 数码管前2位显示AD字符，后三位电位器的数字量，最后三位显示对应电压值 实体机接线： 1，单片机-->AD/DAC模块 P34-->DI P35-->CS P36-->CL P37-->DO 2，单片机-->动态数码管模块 (P0端口)J22-->J6(动态数码管段选) P20-->J9(A) P21-->J9(B) P22-->J9(C) ******************************************************************/ #include "reg52.h" //单片机头文件 #include //含_nop_()函数 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit LSA=P2^0; sbit LSB=P2^1; sbit LSC=P2^2; sbit DIN=P3^4; //串口输入 sbit CS=P3^5; //片选 sbit CLK=P3^6; //时钟脉冲 sbit DOUT=P3^7; //串口输出 uchar disp[8]; //储存读取的数据的每个位数，由数码管输出 uchar code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; void delay(uint i)//延时子程序，因为本程序的延时不需要到ms级别，所以没有用之前的用法 { while(i--); } void SPI_Write(uchar dat) //dat传输的是9C这个控制指令 { uchar i; CLK = 0; for(i=0;i uint i, dat=0; //dat用来存放读取的数据 CLK = 0; for(i=0; i uchar i; uint AD_Value; CLK = 0; //默认引脚输出1，这里要先软件置0 CS = 0; //置0选中，启动AD SPI_Write(cmd);//写入数据 for(i=6;i>0;i--); //延时等待转换结果 CLK=0; _nop_(); CLK = 1; //发送一个正脉冲，清除BUSY ，表示可以开始转换了 _nop_(); CLK = 0; _nop_(); _nop_(); AD_Value=SPI_Read(); //AD_Value存放数据 CS = 1; //CS拉高，读取完毕 return AD_Value; } void datapros() { uint temp,val; uchar i; if(i==50) { temp = Read_AD_Data(0x9c); /* 0x9c是给DIN输入控制字节，9c=10011100, 具体的每一位是什么作用可以看芯片手册 */ val=temp*100/51;//原来式子是(((temp*5*100)/255))，把temp先扩大100倍然后乘以5除以255得到电压值; } i++; disp[0]=0x77;//显示A disp[1]=0x5e;//显示D disp[2]=smgduan[temp/100];//百位 disp[3]=smgduan[temp/10%10];//十位 disp[4]=smgduan[temp%10];//个位 disp[5]=smgduan[val/100] |0x80; //与0x80相或来得到小数点 disp[6]=smgduan[val/10%10]; disp[7]=smgduan[val%10]; } void DigDisplay() { uchar i; for(i=0;i case(0): LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位 case(1): LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位 case(2): LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位 case(3): LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第3位 case(4): LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位 case(5): LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位 case(6): LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第6位 case(7): LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第7位 } P0=disp[i];//发送数据 delay(100); //间隔一段时间扫描 P0=0x00;//消隐 } } void main() { while(1) { datapros(); //数据处理函数 DigDisplay();//数码管显示函数 } } |
附上开发板ADC模块的原理图： 
我们主要了解和使用红色圈圈的几个引脚： 
了解完引脚之后，就要看怎么去使用和控制这些引脚来达成目标， 所以接下来要看的就是时序工作图,要了解芯片是如何工作,如何完成采样 保持 量化 编码这几个步骤的.。 一次完整的转换需要 24 个串行同步时钟（DCLK）来完成。（看DCLK时序那，一共出现了3次8, 3*8=24） 
要想启动选中该芯片,首先得给CS和CLK置0 (因为单片机默认引脚输出1) ,然后开始写入数据
我们可以看一下在单端模式下的原理图：（XP是接IN+输入的，所以我们要选中XP输入工作） 
MODE：模式选择位，用于设置 ADC 的分辨率。MODE＝0，下一次的转换将是 12 位模式；MODE＝1，下一次的转换将是 8 位模式。我选择的是8位
当DIN的控制字节处理完成之后，转换器进入转换状态，输入采样－保持器进入保持状态，触摸面板驱动器停止工作（单端工作模式）接着的 12 个时钟周期将完成真正的模数转换。
SAR使用对分搜索法产生数字量，以8位数字量为例，SAR首先产生8位数字量的一半，即b=1000000，试探模拟量Vi的大小。若Vo>Vi，清楚最高度位；反之，则保留最高位。在最高位确认后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以7位数字量的一半1000000（y由前面的过程已确回认）试探模拟量Vi的大小。依此类推，直到确定了bit0为止，转换结束。 
上面的解释可能不是很形象，那就举个具体的例子：模拟量经过内部的DA转换得到一个数字量108 二进制转换就是01101100（暂时称为A），首先先用10000000与A相比，A小于10000000，则第一位为0，保留，开始比较次高位，A大于01000000，则次高位保留1；下一位继续比较，A大于01100000，次次高位保留1，继续比较下一位，A小于01110000，则第4位（从左往右数）保留为0，继续比较，以此类推，一直比较到最后一位。
图11.19 ADC0808/0809内部结构框图 
图11.20 ADC0808/0809外部引脚图 （1） IN0～IN7——8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。 （2）D7～D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。 （3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。 （4）VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。 （5）ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。 （6）START——A/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。 （7）EOC——转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。 （8）OE——输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。
ADC 0808/0809的工作时序如图11.21所示。 当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后(或与ALE同时)出现。START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2μs加8个时钟周期内(不定)，EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。【本文地址】