ATMEGA16 ADC模数转换示例程序

1. 开发语言
           本范例使用 WinAVR/GCC 20050214 版本开发
      2. 范例描述
         本程序简单的示范了如何使用ATMEGA16的ADC模数转换器

           普通的单端输入
           差分输入及校准
           基准电压的校准
           查询方式
           中断方式
           数据格式的变换
         出于简化程序考虑，各种数据没有对外输出，学习时建议使用JTAG ICE硬件仿真器
      3. 电路图设计 ：
      为简化线路设计，使用了本网站的ATMEGA16功能小板。
      在范例中 选用内部2.56V电压基准作Vref ，差分通道 10倍放大
      则 单端电压测量范围 02.56V, 分辨率2.5mV
         差分电压测量范围 +/- 256mV 分辨率0.5mV
         电流分辨率 = 50uA@10欧姆 电流采样电阻
         电流分辨率 =500uA@ 1欧姆 电流采样电阻
      程序中需要把实测的基准电压代入 常量Vref中，以获得更准确地结果
                   我手中的样片实测为 2.556V@Vcc=5.0V
                                      2.550V@Vcc=3.3V

*/ 
      #include  
      #include  
      #include  
      #include  
      /*宏INTERRUPT 的用法与SIGNAL 类似，区别在于 
      SIGNAL 执行时全局中断触发位被清除、其他中断被禁止 
      INTERRUPT 执行时全局中断触发位被置位、其他中断可嵌套执 
      另外avr-libc 提供两个API 函数用于置位和清零全局中断触发位，它们是经常用到的。 
      分别是：void sei(void) 和void cli(void) 由interrupt.h定义 */ 
        
      //管脚定义 
      #define in_Single 0 //PA0(ADC0) 
      #define in_Diff_P 3 //PA3(ADC3) 
      #define in_Diff_N 2 //PA2(ADC2) 
      //常量定义 
      //单端通道，不放大 
      #define AD_SE_ADC0 0x00 //ADC0 
      #define AD_SE_ADC1 0x01 //ADC1 
      #define AD_SE_ADC2 0x02 //ADC2 
      #define AD_SE_ADC3 0x03 //ADC3 
      #define AD_SE_ADC4 0x04 //ADC4 
      #define AD_SE_ADC5 0x05 //ADC5 
      #define AD_SE_ADC6 0x06 //ADC6 
      #define AD_SE_ADC7 0x07 //ADC7 
      //差分通道ADC0作负端,10/200倍放大 
      #define AD_Diff0_0_10x 0x08 //ADC0+ ADC0-, 10倍放大，校准用 
      #define AD_Diff1_0_10x 0x09 //ADC1+ ADC0-, 10倍放大 
      #define AD_Diff0_0_200x 0x0A //ADC0+ ADC0-,200倍放大，校准用 
      #define AD_Diff1_0_200x 0x0B //ADC1+ ADC0-,200倍放大 
      //差分通道ADC2作负端，10/200倍放大 
      #define AD_Diff2_2_10x 0x0C //ADC2+ ADC2-, 10倍放大，校准用 
      #define AD_Diff3_2_10x 0x0D //ADC3+ ADC2-, 10倍放大 
      #define AD_Diff2_2_200x 0x0E //ADC2+ ADC2-,200倍放大，校准用 
      #define AD_Diff3_2_200x 0x0F //ADC3+ ADC2-,200倍放大 
      //差分通道ADC1作负端，不放大 
      #define AD_Diff0_1_1x 0x10 //ADC0+ ADC1- 
      #define AD_Diff1_1_1x 0x11 //ADC1+ ADC1-,校准用 
      #define AD_Diff2_1_1x 0x12 //ADC2+ ADC1- 
      #define AD_Diff3_1_1x 0x13 //ADC3+ ADC1- 
      #define AD_Diff4_1_1x 0x14 //ADC4+ ADC1- 
      #define AD_Diff5_1_1x 0x15 //ADC5+ ADC1- 
      #define AD_Diff6_1_1x 0x16 //ADC6+ ADC1- 
      #define AD_Diff7_1_1x 0x17 //ADC7+ ADC1- 
      //差分通道ADC2作负端，不放大 
      #define AD_Diff0_2_1x 0x18 //ADC0+ ADC2- 
      #define AD_Diff1_2_1x 0x19 //ADC1+ ADC2- 
      #define AD_Diff2_2_1x 0x1A //ADC2+ ADC2-,校准用 
      #define AD_Diff3_2_1x 0x1B //ADC3+ ADC2- 
      #define AD_Diff4_2_1x 0x1C //ADC4+ ADC2- 
      #define AD_Diff5_2_1x 0x1D //ADC5+ ADC2- 
      //单端通道，不放大 
      #define AD_SE_VBG 0x1E //VBG 内部能隙1.22V电压基准,校准用 
      #define AD_SE_GND 0x1F //接地 校准用 
      //注: 
      //差分通道，如果使用1x或10x增益，可得到8位分辨率。如果使用200x增益，可得到7位分辨率。 
      //在PDIP封装下的差分输入通道器件未经测试。只保证器件在TQFP与MLF封装下正常工作。 
      #define Vref 2483 //mV 实测的Vref引脚电压@5.0V供电 
      //#define Vref 2464 //mV 实测的Vref引脚电压@3.3V供电 
      //全局变量 
      unsigned int ADC_SingleEnded; //单端输入的ADC值 
      int ADC_Diff; //差分输入的ADC值 
      volatile unsigned int ADC_INT_SE;  
      //中断模式用的单端输入ADC值,会在中断服务程序中被修改，须加volatile限定 
      volatile unsigned char ADC_OK; //ADC状态，会在中断服务程序中被修改，须加volatile限定 
      unsigned int LED_Volt; //变换后的电压mV 
      int LED_Curr; //变换后的电流100uA 
      //仿真时在watch窗口，监控这些全局变量。 
      unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)//查询方式读取ADC单端通道 
      { 
      ADMUX=(0xc0|adc_input); //adc_input：单端通道 0x00~0x07,0x1E,0x1F 
      //0xc0:选择内部2.56V参考电压 
      ADCSRA|=(1<      loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF); //方法1 等待AD转换结束 
      // while ((ADCSRA&(1<      // loop_until_bit_is_clear(ADCSRA,ADSC); //方法2 检测ADSC=0也行 
      ADCSRA|=(1<      return ADC; //ADC=ADCH:ADCL 
      } 
      int read_adc_diff(unsigned char adc_input)//查询方式读取ADC差分通道 
      { 
      unsigned int ADC_FIX; 
      ADMUX=(0xc0|adc_input); //adc_input：差分通道 0x08~0x1D 
      _delay_ms(1); //等待差分增益稳定>125uS 
      ADCSRA|=(1<      loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF); 
      ADCSRA|=(1<      //当切换到差分增益通道，由于自动偏移抵消电路需要沉积时间，第一次转换结果准确率很低。用户最好舍弃第一次转换结果。 
      ADCSRA|=(1<      loop_until_bit_is_set(ADCSRA,ADIF); 
      ADCSRA|=(1<      ADC_FIX=ADC; 
      //输出结果用2的补码形式表示 
      //可正可负 +/-9bit -512~+511 
      //即M16差分通道的ADC+输入端的电压可以大于ADC-,也可以小于ADC-。 
      //Tiny26就不行，ADC+输入端的电压必须大于或等于ADC-,为+10bit 
      if (ADC_FIX>=0x0200) //负数要变换，正数不用 
      { 
      ADC_FIX|=0xFC00; //变换成16位无符号整数 
      } 
      return (int)ADC_FIX; 
      } 
      SIGNAL(SIG_ADC) //ADC中断服务程序 
      { 
      //硬件自动清除ADIF标志位 
      ADC_INT_SE=ADC; //读取结果 
      ADC_OK=1; 
      } 

      int main(void) 
      { 
      long teMP32; 
      ADC_SingleEnded =0; 
      ADC_Diff=0; 
      ADC_INT_SE=0;  
      //上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻 
      PORTB=0xFF; //不用的管脚使能内部上拉电阻。 
      PORTC=0xFF; 
      PORTD=0xFF; 
      PORTA=~((1<      //作ADC输入时，不可使能内部上拉电阻。 
      ADCSRA=(1<分频 125KHz@8MHz system cLOCk 
      sei(); //使能全局中断 
      while (1) 
      { 
      //实测的Vref引脚电压 =2556mV 
      ADC_SingleEnded=read_adc(AD_SE_ADC0); 
      //查询方式读取ADC0 
      temp32=(long)ADC_SingleEnded*Vref; 
      LED_Volt=(unsigned int)(temp32/1024); 
      ADC_Diff =read_adc_diff(AD_Diff3_2_10x); 
      ADC_Diff-=read_adc_diff(AD_Diff2_2_10x);//校准OFFSET 
      temp32=(long)ADC_Diff*Vref; 
      LED_Curr=(unsigned int)(temp32/(512*10)); //[单位为100uA] 
      //查询方式读取ADC3+,ADC2- 10倍放大 max +/-255.6mV 
      //10欧姆 1mA=10mV max +/-25.56mA 
      //分辨率约0.5mV=50uA，显示取整为100uA单位 
      ADCSRA|=(1<      ADMUX=0xC0|AD_SE_ADC0; //单端输入ADC0 
      ADC_OK=0; //软件标志清零 
      ADCSRA|=(1<      while(ADC_OK==0); //等待ADC完成，实际程序中可以运行其它任务 
      ADCSRA&=~(1<      //查询方式和中断方式要注意 ADIF标志位的处理。 
      } 
      }