代码收藏家技术教程 2025-01-26

（总结）STM32中的ADC的原理和应用（电位器，光敏传感器的使用）

！！！鸣谢轩哥的上课笔记！！！

一，ADC的基本原理

概念：信号分为两种：模拟信号 + 数字信号，大多数传感器采集的都是模拟信号，比如温度、湿度、压力……. ，采集的模拟信号再转交给计算机进行处理，计算机处理的是数字信号，其中涉及到模拟量和数字量的转换，会使用模数转换器，也被称为ADC

模拟信号：在时间和数值上均具有连续性

数字信号：在时间和数值上均均有离散型

二，ADC转换原理

取样：取样频率一般是模拟信号的最高频率分量的频率的3~5倍

量化：将取样电压量化成数字量，并且数字量的大小只能是规定的最小数量单位的整数倍

编码：将量化结果用代码（可以是二进制，也可以是其他进制）表示出来

三，STM32f407 与 ADC

（1）STM32中的ADC分析

总结：

有三个12位的ADC，每个ADC都有16个外部通道（通过查阅数据手册找到ADC通道对应的IO口）

规则通道：就是普通通道，需要排队等待。本芯片中规则通道有16个

规则数据寄存器（虽然有16位，但是最多只用到了12位）：能存数据的寄存器只有1个

注入通道：可以理解为VIP通道，无需排队等待。本芯片中规则通道有4个

注入数据寄存器（虽然有16位，但是最多只用到了12位）：能存数据的寄存器有4个

通过设置转换精度位数来设置量化单位，转换精度位数越大，量化单位越小，精度更高

当EOC标志成立，则说明转换结束，此时才可以读取寄存器中的值

（2）STM32中ADC的代码实现步骤（采集电位器的电压）

1，准备工作（添加adc.c源文件）

2，查阅adc.c源文件，知道基本步骤

3，代码实现

/**
* @brief  电位器的初始化
* @param  None	
				  
* @retval None
*/
void ADC_Config(void)
{
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  
  //1.打开时钟  PA5  -- ADC12_IN5
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
  
  //2.配置GPIO的引脚 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_5;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AN;      //模拟模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL ;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  
  //3.配置ADC外设的基本参数
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                      //独立模式
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;                   //分频系数   84MHZ/4 = 21MHZ 
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;       //不使用DMA
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;  
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
  
   
  //4.配置ADC外设的参数
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;                        //转换精度
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;   //不使用外部触发源
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                        //右对齐
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;                                    //转换数量
  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
  
  //5.配置ADC的规则通道
  ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);
  
  //6.使能ADC
  ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
}


/**
  * @brief  程序的入口
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{
	uint16_t val = 0;
  
	//硬件的初始化
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置优先级分组 2bit抢占(0~3) 2bit响应(0~3)
	USART1_Config(9600);   // 和PC端通信
  ADC_Config();          // 电位器的初始化
	
  while(1)
  {	
    //开启ADC1的转换
    ADC_SoftwareStartConv(ADC1);
    
    //等待ADC转换结束
    while( ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC) == RESET);
    
    //读取转换后的结果
    val = ADC_GetConversionValue(ADC1);
    
    //输出转换结果 0 ~ 4095
    printf("val = %d\r\n",val); 
    
    delay_ms(500);
  }
}

总结：

电位器的初始化

打开ADC和GPIO时钟
配置GPIO引脚参数（模拟模式）
配置ADC外设的基本参数（独立模式、分频系数（84MHz/4 = 21MHz）、不使用DMA、取样延时周期）
配置ADC外设的参数（转换精度、对齐方式、不使用外部触发源、转换数量）
配置ADC的规则通道
使能ADC（这一步完成，代表已经具有ADC模数转换的能力）

电位器的使用

开启ADC转换
循环判断EOC是否为SET
读取转换后的结果
输出结果

（3）STM32中ADC的代码实现步骤（采集光敏电阻的数据，跟电位器操作基本一样）

/**
* @brief  ADC的初始化（光敏电阻）
* @param  None	
				  
* @retval None
*/
void ADC_Config(void)
{
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  
  //1.打开时钟  PF7  -- ADC3_IN5
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC3, ENABLE);
  
  //2.配置GPIO的引脚 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AN;      //模拟模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL ;
  GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
  
  //3.配置ADC外设的基本参数
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;                      //独立模式
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;                   //分频系数   84MHZ/4 = 21MHZ 
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;       //不使用DMA
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;  
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
  
   
  //4.配置ADC外设的参数
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;                        //转换精度
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;   //不使用外部触发源
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;                        //右对齐
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;                                    //转换数量
  ADC_Init(ADC3, &ADC_InitStructure);
  
  //5.配置ADC的规则通道
  ADC_RegularChannelConfig(ADC3, ADC_Channel_5, 1, ADC_SampleTime_3Cycles);
  
  //6.使能ADC
  ADC_Cmd(ADC3, ENABLE);
}


/**
  * @brief  程序的入口
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{
	uint16_t val = 0;
  
	//硬件的初始化
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置优先级分组 2bit抢占(0~3) 2bit响应(0~3)
	USART1_Config(9600);   // 和PC端通信
	ADC_Config();          // 电位器的初始化
	
	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	//打开外设的时钟   LED --- PF9
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
	
	//配置引脚的参数
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin 	= GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 	= GPIO_Mode_OUT;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd 	= GPIO_PuPd_NOPULL;
	
	//初始化GPIO端口
	GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
	
	
  while(1)
  {	
    //开启ADC1的转换
    ADC_SoftwareStartConv(ADC3);
    
    //等待ADC转换结束
    while( ADC_GetFlagStatus(ADC3,ADC_FLAG_EOC) == RESET);
    
    //读取转换后的结果
    val = ADC_GetConversionValue(ADC3);
    
    //输出转换结果 0 ~ 4095
    printf("val = %d\r\n",val); 
    
	//天亮了关灯,否则关灯
	if(val < 1000)
	{
		//关灯
		GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);
	}
	else
	{
		//开灯
		GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);
	}
	  
    delay_ms(500);
	  
	  
  }
}

作者：100 Miles485

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