原创 【ATMEGA16L】实验三十：ADC实验

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       今天对ADC模块进行了深入学习和实践验证，对ATMEGA16L的2.56V片内基准电压源存在疑问：为什么实际测得值是2.633V，误差似乎太大了，并且以此做为基准时，ADC转换结果不稳定，有较大波动。因此，我推断ATMEGA16L的2.56V片内基准电压源有较大跳变，并因此导致ADC转换结果有较大波动一、硬件电路：

二、程序结构：

三、程序源代码

1、main.c

/*******************************************************************************
Platform: AVR mega16学习板（www.iccavr.com）
Project : 实验三十：ADC实验
Clock F : 3.6864MHz
Software: ICCAVR7.14C
Author  : 林夕依然
Version : 09.03.24
Updata  :
comments:
1、串口发送命令开启一次ADC,并将结果通过串口发送到PC,任意字符开始；
2、USART使用中断方式接收数据，当接收到数据后，开启一次ADC转换;
3、当ADC转换完成后产生中断，并置一个自定义的标志；
4、对ADC转换完成后的中断标志进行检测，为1时则将ADC转换数据发送给PC;
5、采用单通道AVCC外部参考源和2.56V 的片内基准电压源两种方式；
5、参考：D:\mcu\ICCAVR学习板\旧版例程\7-ADC
problem :
1、2.56V 的片内基准电压源实测值在ADC0/ADC1通道时均为2.633V,误差较大，
   可能是造成ADC转换电压不稳定的主要原因。
*******************************************************************************/
#include <iom16v.h>
#include <macros.h>
#define uchar unsigned char

uchar AdcData;                       //ADC转换的结果
uchar AdcConCom = 0;     //ADC转换完成标志
/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void AdcInit(void)
函数功能: ADC初始化
参    数:
返 回 值: 无
-----------------------------------------------------------------*/
void AdcInit(void)
{
 ADCSR = 0x00;  //ADC关闭
 ADMUX = 0x67;  //外部参考源AVCC,左对齐,选择ADC7通道
 //ADMUX = 0xE0;  //2.56V 的片内基准电压源,左对齐,选择ADC0通道
 //ADMUX = 0xE1;  //2.56V 的片内基准电压源,左对齐,选择ADC1通道
 ACSR =  0x80;  //模拟比较器控制和状态寄存器ACSR的ACD置1,使模拟比较器禁用
 ADCSR = 0x8B;  //开启ADC，8分频，ADC中断使能
}
/*-----------------------ADC转换中断程序--------------------------------------*/
#pragma interrupt_handler adc_isr:15
void adc_isr(void)
{
 AdcData= ADCH; //读ADC转换结果,只读高8位,即8位精度,此种情况Vin=(AVCC/256)*ADC 
 AdcConCom = 1; //置ADC转换完成标志
}
/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void InitDevices(void)
函数功能: 初始化各种信息
参    数:
返 回 值: 无
-----------------------------------------------------------------*/
void InitDevices(void)
{
  CLI();           //关全部中断
  Usart_init03();                     //中断方式初始化
 AdcInit();

  MCUCR = 0x00;
  SEI();              //开全中断
}

void main(void)
{
 InitDevices();
  while(1)
 {
   if(AdcConCom)
  {
    AdcConCom = 0;    //清ADC转换完成标志
   USART_Transmit(AdcData);   //发送转换结果
  }
 }
}

/************************模拟比较器控制和状态寄存器ACSR************************
ACD    模拟比较起禁用
ACBG   模拟比较器的能隙基准源
ACO    模拟比较起输出
ACI    模拟比较器中断标志
ACIE   模拟比较器中断使能
ACIC   模拟比较器输入捕捉使能
ACIS1  模拟比较器中断模式选择
ACIS0
*******************************************************************************/

/*************************ADC控制和状态寄存器A-ADCSRA**************************
             ADEN   ADSC  ADATE   ADIF   ADIE  ADPS2  ADPS1  ADPS0
 ADEN      ADC使能模数转换
 ADSC      ADC开始转换
 ADATE     ADC自动触发使能
 ADIF      ADC 中断标志
 ADIE      ADC中断使能
 ADPS2     ADC 预分频器选择位
 ADPS1
 ADPS0
 *****************************************************************************/
/***********************************测试*************************************
1、ADMUX = 0x67;  //外部参考源AVCC,左对齐,选择ADC7通道
   AdcData= ADCH; //读ADC转换结果,只读高8位,即8位精度,此种情况Vin=(AVCC/256)*AdcData
   1）将RW2分得电压为3.92V接在ADC7上,用万用表测得AVCC=5.02V
      用串口助手接收AdcData的值为C7(图1),即十进制199,经计算：Vin=5.02/256*199=3.902265625V
      据此可验证串口助手接收到的数据是准确的。
   2）将RW2分得电压为4.71V接在ADC7上,用万用表测得AVCC=5.02V
      用串口助手接收AdcData的值为F0（图2）,即十进制240,经计算：Vin=5.02/256*240=4.70625V
      据此可验证串口助手接收到的数据是准确的。
  
2、ADMUX = 0xE1;  //2.56V 的片内基准电压源,左对齐,选择ADC1通道
   AdcData= ADCH; //读ADC转换结果,只读高8位,即8位精度,此种情况Vin=(AREF/256)*AdcData
   1）将RW2分得电压为1.008V接在ADC1上,用万用表测得AREF=2.633V，并非手册上的2.56V,有较大偏差
      用串口助手接收AdcData的值不确定（图3）,而由：1.008=2.633/256*AdcData计算得AdcData=98,即二进制62才对
   2）将通道换为ADC0，现象同上。
      据上可推知，有可能ATMEGA16L内部基准电压误差太大。
*****************************************************************************/

2、function.c

#include <iom16v.h>
#include <macros.h>
#define uchar unsigned char

#define F_CPU 3686400

/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void Usart_init01(void)
函数功能: 串口初始化方式01（波特率设置用查表）
    波特率 9600 0.2% ，8bit，异步，倍速，无奇偶校验，1个停止位
参    数:
返 回 值: 无
-----------------------------------------------------------------*/
void Usart_init01(void)       //初始化串口方式1
{
  UCSRA="0X02";                 //倍速选择
  UCSRB=(1<<RXEN)|(1<<TXEN);  //使能接收，发送
  UCSRC=(1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0);//8bit，异步，无奇偶校验，1个停止位
  UBRR="47"; //9600波特率，见M16_cn中文P155:Table68-72通用振荡器频率下设置 UBRR                    
}
/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void Usart_init02(void)
函数功能: 串口初始化方式02（波特率设置用公式）
    波特率 9600 0.2% 8bit，异步，常速，无奇偶校验，2个停止位
参    数:
返 回 值: 无
-----------------------------------------------------------------*/
void Usart_init02( unsigned int baud )//初始化串口方式2，并设置波特率
{
unsigned int tmp;
tmp= F_CPU/baud/16-1;        //设置波特率，见M16_cn中文P135:Table60波特率计算公式
UBRRH = (unsigned char)(tmp>>8);
UBRRL = (unsigned char)tmp;
UCSRB = (1<<RXEN)|(1<<TXEN); //接收器与发送器使能
UCSRC = (1<<URSEL)|(1<<USBS)|(1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1);//异步，8bit,2停止位,无奇偶校验
}
/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void Usart_init03(void)
函数功能: 串口初始化方式03（中断方式接收）
    波特率 9600 0.2%，8bit，异步，倍速，无奇偶校验，1个停止位
参    数:
返 回 值: 无
-----------------------------------------------------------------*/
void Usart_init03(void)
{
  UCSRB = 0x00;             //关串口
  UCSRA = 0x02;            //倍速模式   M16中文P151
  UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;         //写UCSRC寄存器,设定8个bit，1停止位，异步
  UBRR  = 47;                      //设定串口波特率为9600
  UCSRB = (1<<RXCIE)|(1<<RXEN)|(1<<TXEN);//使能接收结束中断，使能收发
}

#pragma interrupt_handler UartRecvData:12
void UartRecvData(void)
{
  uchar temp;
 temp = UDR;
 ADMUX |= (1<<MUX2)|(1<<MUX1)|(1<<MUX0); //选择ADC7通道
 ADCSRA|= (1<<ADSC);              //开启一次ADC转换
}

/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void USART_Transmit( unsigned char data )
函数功能: 数据发送【发送5 到8 位数据位的帧】
参    数:
返 回 值: 无
说    明：直接从数据手册上拷贝过来的
-----------------------------------------------------------------*/
void USART_Transmit( unsigned char data )
{
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) ) ;  //等待发送缓冲器为空
UDR = data;                        // 将数据放入缓冲器，发送数据
}
/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: unsigned char USART_Receive( void )
函数功能: 数据接收【以5 到8 个数据位的方式接收数 据帧】
参    数:
返 回 值: UDR
说    明：直接从数据手册上拷贝过来的
-----------------------------------------------------------------*/
unsigned char USART_Receive( void )
{
while ( !(UCSRA & (1<<RXC)) );  // 等待接收数据
return UDR;                     // 从缓冲器中获取并返回数据
}
/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void USART_Transmits01( void )
函数功能: 连续发送字符"Hello"
参    数:
返 回 值:
-----------------------------------------------------------------*/
void USART_Transmits01( void )
{
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
UDR = 'H';
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
UDR = 'e';
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
UDR = 'l';
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
UDR = 'l';
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
UDR = 'o';
}

/*-----------------------------------------------------------------
函数名称: void USART_Transmits02(unsigned char *ptr)
函数功能: 字符串的操作
参    数:
返 回 值:
说    明：未能过验证
-----------------------------------------------------------------*/
void USART_Transmits02(unsigned char *ptr)//字符串
{
   while (*ptr)
   {
       USART_Transmit(*ptr);
       *ptr++;
   }
   newline();
}

void newline()   //换行
{
   USART_Transmit(0x0d);  //发送一个回车
   USART_Transmit(0x0a);  //发送一个换行
}

void blank()    //空格
{
   USART_Transmit(0x20); 
}

/************************************************
  UMSEL  模式选择
    0    异步操作
    1    同步操作

  USBS 停止位位数
    0     1
    1     2

  UCSZ2 UCSZ1 UCSZ0 字符长度
    0     0     0     5 位
    0     0     1     6 位
    0     1     0     7 位
    0     1     1     8 位
    1     0     0     保留
    1     0     1     保留
    1     1     0     保留
    1     1     1     9 位
*************************************************/

四、附图

图1：

图2：

图3：

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