基础实验-实验十四 AD转换实验

实验十四A/D转换实验GX-ARM9-2410EP教学实验系统1实验目的1．了解模数转换的基本原理；2．掌握模数转换的编程方法。2实验内容1．编程对模拟量输入进行采集和转换，并将结果显示在超级终端上;2．通过改变模拟量输入，观察显示结果。3预备知识1．了解A/D采样的原理；2．了解采样频率的设置。4实验设备1．ARM2410嵌入式开发板，JTAG仿真器。2．软件：PC机操作系统Win98、Win2000或WinXP，ADS1.2集成开发环境，仿真器驱动程序，超级终端通讯程序。5基础知识1．A/D转换的基本原理1）采样和量化作用：我们经常遇到的物理参数，如电流、电压、温度、压力、速度……电量和非电量都是模拟量。模拟量的大小是连续分布的，且经常也是时间上的连续函数。因此要将模拟量转换成数字信号需经采样——量化——编码三个基本过程（数字化过程）.采样按采样定理对模拟信号进行等时间间隔采样，将得到的一系列时域上的样值去代替u＝f（t），即用u0、u1、……un代替u＝f（t）.这些样值在时间上是离散的值，但在幅度上仍然是连续模拟量。量化在幅值上采用离散值来表示。方法是用一个量化因子Q去度量：u1,u2,…,得到取整后的数字量.u0=2.4Q=2Q010u1=4.0Q=4Q100u2=5.2Q=5Q101u3=5.8Q=5Q1015基础知识编码将整量化后的数字量进行编码，以便读入和识别：编码仅是对数字量的一种处理方法。例如：Q=0.5V/格,设用三位（二进制编码）u0=2.4Q-------2Q--------（010）u0=（0×22+1×21+0×20）×0.5V=1V2）分类按被转换的模拟量类型可分为时间/数字、电压/数字、机械变量/数字等。应用最多的是电压/数字转换器。电压/数字转换器又可分为多种类型：按转换方式可分为：直接转换、间接转换。按输出方式可分为：并行、串行、串并行。按转换原理可分为：计数式、比较式。按转换速度可分为：低速、中速、高速。按转换精度和分辨率可分为：3位、4位、8位、10位、12位、14位、16位等。5基础知识3）工作原理类似于用天平称物体重量，设有一待测物为4.42g；满度测量量程RNFS＝5.12g，砝码种类有四种：0.5RNFS，0.25RNFS，0.125RNFS，0.0625RNFS。测量方法：先大砝码，后小砝码，依次比较（累计比较），要的记“1”，不要的记“0”。实测物重G：1*0.5RNFS+1*0.25RNFS+0*0.125RNFS+1*0.0625RNFS一次为：2.56g4.42g留二次为：2.56+1.28=3.84g4.42g留三次为：3.84+0.64=4.44g4.42g去四次为：3.84+0.32=4.16g4.42g留误差=|4.16-4.42|=|-0.26g|0.32g误差最小砝码（最小分辩砝码）以上过程：通过4次比较后，得出结果；误差最小砝码值。5基础知识2）电路原理图S3C2410集成了一个8路10位的A/D转换器，电路图如图10.1所示，其分辨率为10比特，该转换器可以通过软件设置为Sleep模式，可以节电减少功率损失，最大转换速率为500K，非线性度为正负1位。5基础知识3．实验说明1）设置A/D采样的时钟频率A/D采样频率取决于ADCPSR寄存器。假定CPU主时钟的频率为66MHZ，并且将A/D采样预分频寄存器（ADCPSR）置为20，而完成一次转换至少需要16个时钟周期，则采样频率可以采用下面公式计算：f=66M/（2*（20+1））/16=98.2KHZ=10.2us下面代码实现该功能：rADCPSR=20；值得注意的就是：尽管芯片的最大转换速率为500KSPS，但由于S3C2410内部没有采样保持电路，所以要精确测量一个输入信号，输入信号的频率最好低于100HZ。5基础知识2）启动采样将ADCCON寄存器的BIT0置1可以启动转换，当启动转换后，该位会被自动清除。同时启动转换时还需要指定转换通道。下面代码启动通道2的采样转换：rADCCON=0x1|（0x22）；3）获取转换结果当A/D转换结束后，我们可以读取ADCDAT寄存器的内容。下面代码等待通道2的A/D转换，完毕后读取数据。While（!（rADCCON&0x40））;Data=rADCDAT;5基础知识4．温度传感器S3C2410EDU实验平台中的温度传感器使用的是LM35。LM35是电压型集成温度传感器,其输出电压与摄氏温度成正比,无需外部校正,精度可达0.5℃。其电路符号如图10.2所示。特点有：²适用于0℃～100℃的测量范围。²工作电压宽，4～30V。²输出阻抗低，1mA时为0.1，适用于远距离传送。²低功耗，吸入电流小于60μA。²低自发热，在静止空气中小于0.08℃。²直接以摄氏温度表示。²线性量程系数为＋10mA/℃。精度可达0.5℃。输出电压Uout与温度t的关系为：Uout＝10×t（mV）例：25℃时，Uout＝250mA；100℃时，Uout＝1000Mv5基础知识温度传感器测量AD实验电路图6实验步骤1．新建一个工程ad，添加相应的文件，并修改ad的工程设置；2．创建ad.c并加入到工程ad中；3．编写程序对通道1和通道2进行A/D转换，选择0或1（0：DisplayCount100；１：Continued）,我们这里选择0，可以不间断的读取数据．4．超级终端中显示的运行结果如下图所示。6实验步骤1．A/D转换为什么要进行采样？采样频率应根据什么选定？2．设输入模拟信号的最高有效频率位5KHZ，应选用转换时间位多少的A/D转换器对它进行转换？3．在本节实验基础上，参考温度传感器资料对S3C2410实验板上的温度传感器做A/D转换实验。7实验报告要求