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（转载）Zigbee之旅（六）：几个重要的CC2430基础实验——ADC单次采样

已有 1475 次阅读2011-9-18 14:22 |个人分类:单片机|系统分类:单片机

一、承上启下

　　在无线传感器网络中，很重要的一项就是将传感器的模拟值转换成数字量，以便于传输和处理。而ADC（Analog-to-Digital Converter）正是用来完成这种转换的。

　　上一节，我们介绍了CC2430与PC之间的串口通信。CC2430内部已嵌入一个温度传感器，本节将在上一节的基础上，实现一个简单的关于片
内温度监测的小实验：利用ADC将片内温度传感器的电压值转换成数字量，利用公式计算出温度值，然后通过串口将温度值传送到PC上并显示出来。

二、ADC单次采样（1）实验简介

　　利用ADC转换CC2430片内温度传感器的温度值，通过串口将温度值发送到PC并显示出来。

（2）程序流程图

（3）实验源码及剖析/*

实验说明：片内温度采集实验,通过串口0将数据发送到PC机

#include

#define led1 P1_0

#define led2 P1_1

#define led3 P1_2

#define led4 P1_3

/*32M晶振初始化

-------------------------------------------------------*/

voidxtal_init(void)

{

SLEEP&=~0x04; //都上电

while(!(SLEEP&0x40)); //晶体振荡器开启且稳定

CLKCON&=~0x47; //选择32MHz 晶体振荡器

SLEEP|=0x04;

}

/*LED灯初始化

-------------------------------------------------------*/

voidled_init(void)

{

P1SEL =0x00; //P1为普通 I/O 口

P1DIR|=0x0F; //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 输出

led1=1;

led2=1;

led3=1;

led4=1;

}

/*UART0初始化

-------------------------------------------------------*/

void Uart0Init(unsignedcharStopBits,unsignedcharParity)

{

P0SEL|= 0x0C; //初始化UART0端口

PERCFG&=~0x01; //选择UART0为可选位置一

U0CSR=0xC0; //设置为UART模式,而且使能接受器

U0GCR=11;

U0BAUD=216; //设置UART0波特率为115200bps

U0UCR|=StopBits|Parity; //设置停止位与奇偶校验

}

/*UART0发送字符

-------------------------------------------------------*/

void Uart0Send(unsignedchardata)

{

while(U0CSR&0x01); //等待UART空闲时发送数据

U0DBUF=data;

}

/*UART0发送字符串

-------------------------------------------------------*/

voidUart0SendString(unsignedchar*s)

{

while(*s!=0)

Uart0Send(*s++);

}

/*UART0接收数据

-------------------------------------------------------*/

unsignedcharUart0Receive(void)

{

unsignedchardata;

while(!(U0CSR&0x04));//查询是否收到数据，否则继续等待

data=U0DBUF;

returndata;

}

/*延时函数

-------------------------------------------------------*/

voidDelay(unsignedint n)

{

unsignedinti;

for(i=0;i< p=""><>

}

/*得到实际温度值

-------------------------------------------------------*/

floatgetTemperature(void)

{

unsignedint value;

ADCCON3 = (0x3E); //选择1.25V为参考电压；14位分辨率；对片内温度传感器采样

ADCCON1|=0x30; //选择ADC的启动模式为手动

ADCCON1|=0x40; //启动AD转化

while(!(ADCCON1&0x80)); //等待ADC转化结束

value= ADCL>>2;

value|= (ADCH<<6); //取得最终转化结果，存入value中

returnvalue*0.06229-311.43; //根据公式计算出温度值

}

/*主函数

-------------------------------------------------------*/

voidmain(void)

{

chari;

floatavgTemp;

unsignedcharoutput[]="";

xtal_init();

led_init();

led1=0;

Uart0Init(0x00,0x00); //初始化串口：无奇偶校验，停止位为1位

Uart0SendString("Hello CC2430 - TempSensor!\r\n");

while(1)

{

led1=0;

avgTemp=0;

for(i=0 ;i<64 ;i++)

{

avgTemp+=getTemperature();

avgTemp=avgTemp/2; //每采样1次，取1次平均值

}

output[0]= (unsignedchar)(avgTemp)/10+48; //十位

output[1]= (unsignedchar)(avgTemp)%10+48; //个位

output[2]='.'; //小数点

output[3]= (unsignedchar)(avgTemp*10)%10+48; //十分位

output[4]= (unsignedchar)(avgTemp*100)%10+48; //百分位

output[5]='\0'; //字符串结束符

Uart0SendString(output);

Uart0SendString("℃\n");

led1=1; //LED熄灭，表示转换结束，

Delay(20000);

}

　　关于串口通信的代码内容，请参考上一节，在此不解释~

　　ADC一般涉及到6个SFR：

　　　　ADCCON1：用于ADC通用控制，包括转换结束标志、ADC触发方式、随机数发生器

　　　　ADCCON2：用于连续ADC转换的配置（本实验不涉及连续ADC转换，故不使用此SFR）

　　　　ADCCON3：用于单次ADC转换的配置，包括选择参考电压、分辨率、转换源

　　　　ADCH[7:0]：ADC转换结果的高位，即ADC[13:6]

　　　　ADCL[7:2]：ADC转换结果的低位，即ADC[5:0]

　　　　ADCCFG：选择 P0.0~P0.7 作为ADC输入的 AIN0~AIN7（由于本次试验选择片内温度传感器作为转换源，不涉及AIN0~AIN7，故不使用此SFR）　

　　（注：以上SFR的具体内容请参考CC2430中文手册）

　　接下来，我们来重点关注一下getTempurature 函数，它是获取温度值的关键：

　　　　（1）首先配置ADC单次采样：令 ADCCON3=0x3E，选择1.25V为系统电压，选择14位分辨率，选择CC2430片内温度传感器作为ADC转换源

　　　　（2）然后令 ADCCON1 |= 0x30，设置ADC触发方式为手动（即当ADCCON.6=1时，启动ADC转换）

　　　　（3）接着令 ADCCON1 |= 0x40，启动ADC单次转换

　　　　（4）使用语句 while(!(ADCCON1 & 0x80)) 等待ADC转换的结束

　　　　（5）转换结果存放在ADCH[7:0]（高8位），ADCH[7:2]（低6位），通过：

　　value= ADCL>>2;

　　value|= (ADCH<<6); 　　　

　　　　　　将转换结果存进 value 中

　　　　（6）最后利用公式temperature= value*0.06229-311.43，计算出温度值并返回即可

CC2430 小贴士

　　你一定会对最后一个公式感到莫名其妙，为什么是一次函数？为什么其斜率为0.06229，其截距为211.43？OK，下面解惑之：

　　此温度传感器是位于CC2430片内的，所以必然可以在其手册中找到其介绍。果不其然，我在电气规范这一节中找到了相关内容，现截图如下：

　　此表是描述温度传感器的温度（℃）与输出电压（V）的关系。

　　首先看第二个红框处：温度系数。系数？是不是有点感觉？然后再看其单位：mV/℃，你就会恍然大悟，原来温度与电压的关系是线性的啊~ 即有：

　　其中V为输出电压值，T为温度值，2.45为斜率。下面就要确定截距b了。

　　乍一看，我们会在第一个红框处发现0℃时的电压为743mV，那么b就等于743？不然，继续往下看，你会发现其绝对误差达到了8℃之多！然后往右看，我们会发现它已经提供了最适合的截距，即：b=763，因此有如下公式：

　　OK，现在我们已经有了温度传感器的输入温度T 和输出电压V 的关系，接下来必须找到ADC的输入电压V 与输出值N（即14位的转换结果）的关系，才可最终找到N和T的转换公式。

　　转换结果N是14位的，当N=11 1111 1111 1111（二进制）时，输出电压应为最大值（即参考电压1.25V）。因此我们有下面的比例关系：

　　（注：由于14位的输出结果是2进制的补码，因此第14位为符号位。所以从绝对值的角度来说，有效值只有13位，因此是2的13次方）　　

　　结合两式，可导出T与N的关系：

　　OVER~

　　最后，稍微提一下为什么每次采样需要进行64循环。因为传感器在测定温度时，难免会受到干扰或者随机性的error，其得到的数据有时候会很夸
张（比如说忽然出现10℃的变动，然后又瞬间回复正常。但我们知道温度的变化是一个积分的过程，很少会出现那种在瞬间产生大幅度跳跃的情况）。因此我们采
用了取平均值的方法来减少此类误差。

（4）实验结果

　　首先打开串口调试工具，然后下载程序并启动，就会出现如下画面：