蓝桥杯—STM32G431RBT6(ADC数模转换，从原理到应用)

news2024/9/21 19:08:17

一、什么是ADC？

ADC（Analog-to-Digital Converter）即模数转换器。它是一种将模拟信号转换为数字信号的电子器件。在电子系统中，ADC 起着至关重要的作用，它能将连续变化的模拟量（如电压、电流等）转换为离散的数字量，以便数字电路进行处理、存储和传输。ADC通过将模拟量转化为数字量，例如将连续的电压信号转化为离散的数字信号。

二、配置工程

蓝桥杯竞赛板有两个模拟电压输出，分别是PB15和PB12.STM32G431内部集成2个有最高12位精度ADC（ADC1、ADC2）可配置的转换精度：6位，8位，10位，12位。12位精度为：0000 0000 0000 ~ 1111 1111 1111，2^12 = 4096。意思是把0 ~ 3.3v分成4096份一份精度约为0.0008v（电压变换了0.0008v，ADC都能感受到）.如原理图所示，两个采集端均存在跳线帽，若跳线帽拔掉，则无法正常工作。

分别配置PB15和PB12

三、使用步骤

在adc.c中编写getADC1和getADC2函数，目的是为了获取AD值，并在adc.h声明

uint16_t getADC2(void)
{
uint16_t adc=0;
	HAL_ADC_Start(&hadc2);//启动ADC转换
	adc=HAL_ADC_GetValue(&hadc2);//获取AD值
	return adc;
}
uint16_t getADC1(void)
{
uint16_t adc=0;
	HAL_ADC_Start(&hadc1);
	adc=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
	return adc;
}

对上述代码进行详解

uint16_t adc=0;：定义一个 16 位无符号整数变量 adc，并初始化为 0。
HAL_ADC_Start(&hadc2);：调用特定的硬件抽象层（HAL）函数来启动 hadc2 的 ADC 转换。
adc=HAL_ADC_GetValue(&hadc2);：使用 HAL 函数获取 hadc2 转换得到的 AD 值，并将其存储到 adc 变量中。
return adc;：函数返回获取到的 AD 值。

uint16_t adc=0初始化为 0 主要有以下原因：

明确初始状态：确保变量在使用前有一个明确的、可预期的初始值，避免出现未定义或不确定的情况。
避免潜在错误：如果不进行初始化，变量可能会包含随机或无效的数据，这可能导致后续计算或操作出现错误。
一致性：将其初始化为 0 可以保持代码的一致性和可读性，使代码更易于理解和维护。

&hadc2 表示取变量 hadc2 的地址。

在这个函数中，它是将 hadc2 的地址传递给 HAL_ADC_Start 和 HAL_ADC_GetValue 等函数，以便这些函数能够对指定的 ADC 进行操作。

在adc.h中声明

/* USER CODE BEGIN Prototypes */
uint16_t getADC2(void);
uint16_t getADC1(void);
/* USER CODE END Prototypes */

在main.c中添加校准函数，也可以放置与adc.c中的初始化函数中void MX_ADC1_Init(void)，void MX_ADC2_Init(void)

HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1,ADC_SINGLE_ENDED);
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc2,ADC_SINGLE_ENDED);

这两行代码的作用是分别启动hadc1和hadc2这两个 ADC 的校准操作。ADC_SINGLE_ENDED表示单端模式的校准。通过执行校准，可以提高 ADC 的测量精度。

定义两个值，用来获取ADC采集到的值

 double volt_R37;
 double volt_R38;

double是双精度浮点数，是一种计算机数据类型。它具有更高的精度和范围，能表示比单精度浮点数更精确的小数。

volt_R37=getADC2()*3.2/4096;
volt_R38=getADC1()*3.2/4096;

这两行代码是在对获取到的 ADC 值进行进一步的计算和转换。getADC2()和getADC1()获取到的是经过 ADC 转换后的数值，然后分别乘以3.2/4096，可能是为了将 ADC 值转换为实际的电压值。

sprintf(buf,"     R37:%.2fV      ",volt_R37);
	LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)buf);
		sprintf(buf,"     R38:%.2fV      ",volt_R38);
	LCD_DisplayStringLine(Line5,(uint8_t*)buf);