如何使用Nuvoton N76E003微控制器ADC读取模拟电压

模数转换器（ADC）是微控制器上最常用的硬件功能。它吸收模拟电压并将其转换为数字值。由于微控制器是数字设备，并且使用二进制数字1和0，因此它无法直接处理模拟数据。因此，ADC用于获取模拟电压并将其转换为微控制器可以理解的等效数字值。如果您想进一步了解模数转换器（ADC），可以查看链接的文章。

电子设备中提供模拟输出的传感器有很多，例如MQ气体传感器，ADXL335加速度传感器等。因此，使用模数转换器，这些传感器可以与微控制器单元连接。您还可以查看下面列出的其他教程，以了解如何将ADC与其他微控制器一起使用。

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在本教程中，我们将使用N76E003微控制器单元的内置ADC外设，因此让我们评估一下此应用程序需要哪种硬件设置。

所需的组件和硬件设置

要在N76E003上使用ADC，我们将使用带电位计的分压器并读取0V-5.0V范围内的电压。电压将显示在16x2字符LCD中，如果您是LCD和N76E003的新用户，则可以检查如何将LCD与Nuvoton N76E003连接。因此，此项目所需的主要组件是16x2字符LCD。对于此项目，我们将使用以下组件-

字符LCD 16x2
1K电阻
50k电位器或微调电位器
很少伯格线
少量连接线
面包板

更不用说，除了上述组件之外，我们还需要基于N76E003微控制器的开发板以及Nu-Link编程器。由于LCD汲取了编程器无法提供的足够电流，因此还需要一个额外的5V电源单元。

Nuvoton N76E003读取模拟电压的电路图

从示意图中可以看出，端口P0用于与LCD相关的连接。最左侧显示了编程接口连接。电位计用作分压器，由模拟输入0（AN0）感测。

N76E003中有关GPIO和模拟引脚的信息

下图说明了N76E003AT20微控制器单元上可用的GPIO引脚。但是，在20个引脚中，对于与LCD相关的连接，使用端口P0（P0.0，P0.1，P0.2，P0.4，P0.5，P0.6和P0.7）。模拟引脚以红色突出显示。

如我们所见，端口P0具有最大的模拟引脚，但这些引脚用于与LCD相关的通信。因此，P3.0和P1.7可用作模拟输入引脚AIN1和AIN0。由于该项目仅需要一个模拟引脚，因此将P1.7（即模拟输入通道0）用于该项目。

N76E003中有关ADC外围设备的信息

N76E003提供了一个12位SAR ADC。N76E003的一个很好的功能是它具有非常好的ADC分辨率。ADC在单端模式下具有8通道输入。ADC的接口非常简单明了。

第一步是选择ADC通道输入。 N76E003微控制器中有8通道输入可用。选择ADC输入或I / O引脚后，需要按照代码中的方向设置所有引脚。用于模拟输入的所有引脚都是微控制器的输入引脚，因此需要将所有引脚设置为仅输入（高阻抗）模式。可以使用PxM1和PxM2寄存器进行设置。这两个寄存器设置了I / O模式，其中x代表端口号（例如，端口P1.0的寄存器将为P1M1和P1M2，对于P3.0的端口将为P3M1和P3M2，等等。）在下图中可以看到-

ADC的配置由两个寄存器ADCCON0和ADCCON1完成。ADCCON0寄存器说明如下所示。

寄存器的前4位（从位0到位3）用于设置ADC通道选择。由于我们使用的是通道AIN0，因此这四个位的选择将为0000。

第六和第七位是重要的位。ADCS需要设置为1才能启动ADC转换，ADCF将提供有关成功ADC转换的信息。固件需要将其设置为0以启动ADC转换。下一个寄存器是ADCCON1-

ADCCON1寄存器主要用于由外部源触发的ADC转换。但是，对于与正常轮询相关的操作，要求第一位ADCEN设置为1才能打开ADC电路。

接下来，需要在AINDIDS寄存器中控制ADC通道的输入，在该寄存器中可以断开数字输入。

所述n表示信道位（例如，AIN0信道将需要使用的第一个位被控制P17DIDS的AINDIDS寄存器）。需要使能数字输入，否则它将读为0。这些都是ADC的基本设置。现在，清除ADCF并设置ADCS，即可开始ADC转换。转换后的值将在以下寄存器中提供：

和

两个寄存器均为8位。由于ADC提供12位数据，因此ADCRH被用作完整（8位），而ADCRL被用作一半（4位）。

为ADC编程N76E003

每次为特定模块进行编码都是一项繁琐的工作，因此提供了一个简单而功能强大的LCD库，对于与N76E003接口的16x2字符LCD而言将非常有用。我们的Github存储库中提供16x2 LCD库，可以从下面的链接下载该库。

下载适用于Nuvoton N76E003的16x2 LCD库

请拥有该库（通过克隆或下载），并仅在Keil N76E003项目中包含 lcd.c 和 LCD.h 文件，以便轻松将16x2 LCD集成到所需的应用程序或项目中。该库将提供以下有用的与显示相关的功能：

初始化液晶显示屏。
向LCD发送命令。
写入液晶显示屏。
在液晶显示屏上放置一个字符串（16个字符）。
通过发送十六进制值来打印字符。
滚动超过16个字符的长消息。
将整数直接打印到LCD中。

ADC的编码很简单。在设置函数 Enable_ADC_AIN0中；用于建立 ADC 为 AIN0 输入。这在文件中定义。

#定义Enable_ADC_AIN0 ADCCON0&= 0xF0; P17_Input_Mode; AINDIDS = 0x00; AINDIDS- = SET_BIT0; ADCCON1- = SET_BIT0 // P17

因此，上述行将引脚设置为输入，并配置 ADCCON0，ADCCON1 寄存器以及 AINDIDS 寄存器。以下函数将从12位分辨率的 ADCRH 和 ADCRL 寄存器读取ADC 。

无符号整数ADC_read（void）{ 寄存器无符号整数adc_value = 0x0000; clr_ADCF; set_ADCS; while（ADCF == 0）; adc_value = ADCRH; adc_value << = 4; adc_value-= ADCRL; 返回adc_value; }

该位左移四次，然后添加到数据变量中。在主要功能中，ADC读取数据并直接在显示器上打印。然而，还使用电压除以位值的比率或关系来转换电压。

一个12位ADC将在5.0V输入上提供4095位。因此除以5.0V / 4095 = 0.0012210012210012V

因此，一位变化的位数等于0.001V（大约）的变化。这在下面显示的主要功能中完成。

void main（void）{ int adc_data; 设定（）; lcd_com（0x01）; while（1）{ lcd_com（0x01）; lcd_com（0x80）; lcd_puts（“ ADC Data：”）; adc_data = ADC_read（）; lcd_print_number（adc_data）; 电压= adc_data * bit_to_voltage_ratio; sprintf（str_voltage，“ Volt：％0.2fV”，电压）； lcd_com（0xC0）; lcd_puts（str_voltage）; Timer0_Delay1ms（500）; } }

数据从位值转换为电压，并使用 sprintf 函数，输出转换为字符串并发送至LCD。

刷新代码和输出

该代码返回了0警告和0错误，并且已由Keil使用默认的闪烁方法进行了闪烁，您可以在下面看到闪烁的消息。如果您不熟悉Keil或Nuvoton，请查看Nuvoton微控制器入门，以了解基础知识以及如何上载代码。

重建开始：项目：计时器重建目标'Target 1'，组装STARTUP.A51… 编译main.c… 编译lcd.c… 编译Delay.c… 链接… 程序大小：data = 101.3 xdata = 0代码= 4162 从“。\ Objects \ timer”… “。\ Objects \ timer” 创建十六进制文件 -0错误，0警告。建立时间已过：00:00:02 加载“ G：\\ n76E003 \\ Display \\ Objects \\ timer” Flash Erase完成。闪存写完成：已编程4162字节。已完成Flash验证：已验证4162字节。 Flash加载于11:56:04完成

下图显示了使用DC适配器连接到电源中的硬件，显示屏显示了右侧电位计设置的电压输出。

如果转动电位计，提供给ADC引脚的电压也将发生变化，我们可以注意到LCD上显示的ADC值和模拟电压。您可以查看下面的视频，以获取本教程的完整工作演示。

希望您喜欢这篇文章并学到了一些有用的东西，如果您有任何疑问，请将其留在下面的评论部分，或者可以使用我们的论坛来发布其他技术问题。