嵌入式实验---实验八 ADC电压采集实验

一、实验目的

1、掌握STM32F103ADC电压采集程序设计流程;

2、熟悉STM32固件库的基本使用。

二、实验原理

1、使用STM32F103R6采集可变电阻上的电压信号,并通过计算把当前ADC转换值和电压值显示在LCD1602液晶屏上;

2、对照电压表读数,验证ADC的准确性。

三、实验设备和器材

电脑、Keil uVision5软件、Proteus 8 Professional软件

四、实验内容和步骤

4.1 代码开发

按照书本中实验流程在Keil中完成ADC电压采集实验的代码开发;

4.2 原理图设计

在Proteus中完成原理图的设计,如图9所示。

图9 ADC电压采集实验原理图

五、实验记录和实验结果

5.1 实验效果记录(附照片即可)

5.2 实验效果说明

仿真运行后,U1就能对PA1引脚的模拟电压进行A/D转换,A/D转换值显示于液晶屏的第一行,换算后的电压值显示在液晶屏的第二行。可多次修改RV2的电位百分比,获得不同的电压值。仿真结果表明,换算后电压值与电压表的测量值是一致的。

六、实验预习要求

  1. 实验前认真阅读本实验指导;
  2. 熟悉书本中相关操作及相关器件。
  3. 完成5.1和5.2内容。

七、思考题

1. ADC的功能是什么

  1. 信号采样:ADC负责对模拟信号进行离散采样,即在连续时间内定期获取信号的快照。

  1. 量化:采样后,ADC将连续的模拟信号值转换为相应的离散数值(数字信号)。这个过程称为量化,它将模拟信号的连续范围映射到有限的离散值集合中。

  1. 编码:ADC将量化后的信号值转换为数字形式,通常使用二进制编码。编码的位数决定了ADC的分辨率,即能够区分模拟信号中细微变化的能力。

  1. 输出数据:转换完成后,ADC将数字化的信号以并行或串行方式输出,供后续数字处理器、微控制器或其他数字电路使用。

  1. 精度控制:ADC的性能通常由其分辨率、采样速率、信噪比(SNR)、非线性误差等参数决定。精度高的ADC能够更准确地转换模拟信号,并提供更清晰的数字表示。

2、ADC功能的应用具有什么意义

  1. 数据采集与处理:ADC用于从各种模拟传感器(如温度、压力、光线等)中获取数据。这些传感器通常输出模拟信号,通过ADC转换为数字信号后,可以在微控制器或处理器中进行分析、控制和决策。例如,工业自动化中的传感器网络、医疗设备中的生理参数监测等。

  1. 通信系统:在通信系统中,ADC将模拟的射频信号(如无线电信号)转换为数字信号,以便数字信号处理器(DSP)进行解调、解码和数据处理。这种应用广泛用于无线电、卫星通信、雷达等领域。

  1. 音频处理:音频设备中常用ADC将模拟音频信号(如麦克风或音乐信号)转换为数字形式,以便数字音频处理器(如DSP)进行后续处理,如滤波、均衡、混响等。数字音频信号还可以进行存储和传输,如MP3音乐播放器、语音识别系统等。

  1. 图像处理:在数字摄像机和图像传感器中,ADC将模拟图像数据转换为数字格式,便于后续图像处理和存储。这在数码相机、视频监控系统、医学成像设备中都有广泛应用。

  1. 精确测量与控制:ADC能够以高精度和高速度对模拟信号进行转换,用于科学仪器、工业自动化、精密仪器等领域的精确测量和控制。例如,机械控制系统中的位置传感器、实验室中的数据采集系统等。

  1. 节省成本与空间:使用ADC可以减少模拟信号处理电路的复杂性和成本,因为数字信号处理通常更容易实现、更灵活,而且数字信号可以更方便地进行存储、传输和处理。

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