中级
30 分钟

使用 ADS1115 和 ATmega328P 实现清晰的模数转换

赋能数据转换

ADC 8 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

ADC 8 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

准备好让您的设计达到新高度了吗?了解我们的ADC解决方案如何提升您的设计吧!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ADC 8 Click基于德州仪器的ADS1115,这是一款超小型、低功耗、高精度的16位A/D转换器。它是一个Δ-Σ转换器,带有集成的高精度电压参考,可以在几个不同的步骤中进行编程。该ADC的最大数据速率为860 SPS;但是,它具有出色的信噪比(SNR)。ADS1115具有两个差分或四个单端输入。内部复用器用于选择活动输入。输入引脚路由到Click board™的边缘上的两个输入端子,从而使其可以轻松与模拟信号源进行接口连接。除了电源和I2C接口引脚外,ADS1115还具有额外的ALERT/RDY引脚,用于指示输出寄存器上可用的转换数据。该引脚也可以设置为输出过电压事件。内部比较器模块可以检测输入信号是否超过电压参

考电平,并在ALERT/RDY引脚上报告过电压事件。该引脚路由到mikroBUS™的INT引脚。通过上拉电阻将I2C引脚和ALERT/RDY引脚都拉到高逻辑电平。转换输出以16位二进制补码LSB/MSB格式通过I2C接口可用。正输入信号的值范围为0x0001到0x7FFF,而负输入信号的值范围为0x0000到0x8000。通过移动标记为ADDR的SMD跳线可以选择设备的从I2C地址。它允许选择四个不同的I2C地址,因此,最多可以在单个I2C总线上使用四个不同的ADC 8 Clicks。信噪比(SNR)取决于参考电压和输出数据速率。Δ-Σ ADC基于过采样原理:输入信号以更高的频率进行采样,然后经过滤波和抽取,直到以请求的输出数据速率获得输出

值。高采样频率(调制器)与输出数据速率之间的比率称为过采样比(OSR)。增加OSR,输出中出现的噪声就越少,因为在平均过程中包含了更多的值。如前所述,ADS1115 IC无法使用外部电压参考。但是,它具有低漂移的高精度内部参考,可以在温度变化时保持不变。可以从几个可用值中选择:±0.256、±0.512、±1.024、±2.048V、±4.096和±6.144。但是,请注意,输入信号不应大于VCC + 0.3V。换句话说,如果电源源是3.3V,则无法使用4.096V。ADC 8 Click配备了标记为VCC SEL的SMD跳线,可在3.3V和5V之间进行选择。

ADC 8 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Alert/Data Ready
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

ADC 8 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含ADC 8 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • adc8_get_diff_channel - 获取差分通道电压

  • adc8_get_single_channel - 获取单通道电压

  • adc8_get_interrupt_state - 获取中断引脚状态

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Adc8 Click example
 * 
 * # Description
 * The demo app shows voltage measurement across all singles and different channels.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Configuring clicks and log objects.
 * Settings the click in the default configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads voltage from each channel one by one and the voltage difference 
 * between specified channels.
 * 
 * *note:* 
 * On the input channel AIN0, AIN1, AIN2 and AIN3 sets maximum voltage 
 * GND - 0.3V < VIN > VDD + 0.3V
 * 
 * \author Katarina Perendic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "adc8.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static adc8_t adc8;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    adc8_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    adc8_cfg_setup( &cfg );
    ADC8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    adc8_init( &adc8, &cfg );

    adc8_default_cfg( &adc8 );
    log_info( &logger, "---- ADC start ----" );
}

void application_task ( void )
{
    adc8_single_volt_t single_volt;
    adc8_diff_volt_t diff_volt;

    log_printf( &logger, "\r\n-----------------------------------" );

    // Single channel
    adc8_get_single_channel( &adc8, &single_volt );

    log_printf( &logger, "\r\n>>> SINGLE CHANNEL <<<<\r\n" );
    log_printf( &logger, "- CH 0: %.2f\r\n", single_volt.ch_0 );
    log_printf( &logger, "- CH 1: %.2f\r\n", single_volt.ch_1 );
    log_printf( &logger, "- CH 2: %.2f\r\n", single_volt.ch_2 );
    log_printf( &logger, "- CH 3: %.2f\r\n", single_volt.ch_3 );

    // Diff channel

    adc8_get_diff_channel( &adc8, &diff_volt );

    log_printf( &logger, "\r\n>>> DIFF CHANNEL <<<<\r\n" );
    log_printf( &logger, "- CH(0-1): %.2f\r\n", diff_volt.ch_0_1 );
    log_printf( &logger, "- CH(0-3): %.2f\r\n", diff_volt.ch_0_3 );
    log_printf( &logger, "- CH(1-3): %.2f\r\n", diff_volt.ch_1_3 );
    log_printf( &logger, "- CH(2-3): %.2f\r\n", diff_volt.ch_2_3 );

    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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