項目十一

ADC采集芯片內溫度目錄項目導入項目目標項目分析知識儲備01030204項目實施拓展訓練0506項目導入01項目導入項目導入在某次食品安全檢查中，檢查人員中使用一個溫度計檢測餐廳每一樣菜肴樣品的溫度，以確保其在安全溫度范圍內，目的是防止食品中毒和細菌感染的風險。項目導入

如果發現食品的溫度不在安全范圍內，則可以采取必要的措施來恢復溫度或丟棄不安全的食品。在這種情況下，溫度自檢可以幫助確保食品的質量和安全性。工業設計里面也有同樣的溫度檢查操作，并且往往是設備以定期自檢的形式，檢查設備、板卡或芯片的內部溫度是否超出了范圍。一旦檢測到器件或設備的溫度出現異常，則產生報警信息并執行處理措施。CC2530在實際應用中，芯片的溫度值可以用來監控芯片的工作狀態和環境溫度，以及進行溫度補償等操作。它是一款帶有內置溫度傳感器的芯片，可通過ADC采集芯片內部的溫度值。CC2530的溫度測量范圍為-40°C到125°C，精度為±3.5°C。用戶可以通過讀取ADC寄存器的值來獲取芯片溫度的數據，并進行相應的處理和控制。本項目通過CC2530的ADC模塊采集芯片的內部溫度，模擬工業器件的自檢場景。項目導入項目分析02將時間和幅值連續的模擬量轉化為時間和幅值離散的數字量，這一過程叫A/D轉換，A/D轉換一般要經過采樣、保持、量化、編碼4個過程。實現A/D轉換功能的是單片機或其它器件里面的數模轉換器，簡稱為ADC。CC2530的ADC支持14位的模擬數字轉換，其中12位為有效數字位；它包括一個模擬多路轉換器，8個各自可配置的ADC通道以及一個參考電壓發生器。將片上溫度傳感器的輸出選擇作為ADC的輸入，即可用于CC2530的片內溫度測量。項目分析項目要求:

AD采集CC2530的片內溫度并通過串口發送到PC的串口助手顯示出來。1.利用ADC來采集溫度傳感器（片內），并將溫度值發給電腦顯示2.了解CC2530的片內ADC的功能3.學會使用CC2530片內溫度傳感器項目分析項目目標

03掌握CC2530的ADC控制寄存器的配置學會使用CC2530的ADC進行片內溫度采樣知識儲備04本來項目的設計有兩個關鍵點，一是獲得CC2530片內溫度的AD值，二是把AD值轉成溫度值。項目中，AD值獲取設置為12位。值得注意的是，ADCL和ADCH寄存器是用MSB取值，即有效的12位數值在ADCL和ADCH寄存器中均靠左放置。要將這兩個8位寄存器的數值聯結得到一個16位的AD數據，需要在程序中將ADCL的數值右移4位后，再跟ADCH的8位數值強制轉換為16位后左移4位的值做并運算。但CC2530的原廠例程中是：ADCL>>2，ADCH<<6，這點已證實錯誤。ADC的值如何轉為溫度值？CC2530的芯片手冊給出了25°C時，對應的12位ADC值為1480。手冊給出了溫度系數，數值為4.5/10°C。手冊中溫度系數中10°C該處也證實手冊有誤，正確應為1°C，并且根據傳感器中溫度系數的定義，手冊中完整的溫度系數應更正為：4.5ppm/1°C，即25°C時，ADC值為1480，溫度每上升1°C，AD值增加4.5%。這也是ADC值轉化為溫度值的依據。知識儲備

知識儲備一、CC2530內置ADC的特點二、ADC輸入端與采樣率設置三、ADC運行模式四、ADC轉換結果知識儲備CC2530內置的模數轉換器（ADC）主要有以下特點：1．可選的采樣率（7到12位）。2．8個獨立的輸入通道，單端或差分。3．參考電壓可選為內部、外部單端、外部差分或AVDD5（CC2530的模擬量電壓輸入引腳）。4．可產生中斷請求。5．可測量電池電壓。6．可測量芯片內部溫度。一、CC2530內置ADC的特點二、ADC輸入端與采樣率設置

P0端口引腳上的信號可以用作ADC輸入。在后面的描述中這些端口引腳將被稱為AIN0—AIN7引腳。輸入引腳AIN0—AIN7連接到ADC。

可以把輸入配置為單端或差分輸入。差分輸入是指4對輸入引腳（AIN0—AIN1、AIN2—AIN3、AIN4—AIN5、AIN6—AIN7）間的電勢差。請注意，這些引腳不能使用負電源，或者大于VDD的電源。

除了輸入引腳AIN0—AIN7，片上溫度傳感器的輸出也可以選擇作為用于溫度測量的ADC輸入。

還可以選擇一個對應AVDD5/3的電壓作為ADC輸入。這個輸入允許實現例如要求電池監測功能的應用。注意，這種情況下的參考電壓不能由電池電壓決定，例如，AVDD5電壓不能作為參考電壓。ADCCON2(0xB5)–ADC控制2和ADCCON3(0xB6)–ADC控制3的控制寄存器如表11-1所示。表11-1ADCCON2(0xB5)–ADC控制2和ADCCON3(0xB6)–ADC控制3位名稱復位R/W描述7:6SREF[1:0]00R/W參考電壓選擇00：內部參考電壓01：AIN7引腳上的外部參考電壓10：AVDD5引腳11：AIN6-AIN7差分輸入外部參考電壓5:4SDIV[1:0]01R/W采樣率設置00：64采樣率(7位)01：128采樣率(9位)10：256采樣率(10位)11：512采樣率(12位)3:0SCH[3:0]0000R/W通道選擇。0000：AIN00001：AIN10010：AIN20011：AIN30100：AIN40101：AIN50110：AIN60111：AIN71000：AIN0-AIN11001：AIN2-AIN31010：AIN4-AIN51011：AIN6-AIN71100：GND1101：正電壓參考1110：溫度傳感器1111：VDD/3

ADCCON2.SDIV設置采樣率，ADCCON2.SCH設置模擬量的輸入通道，AIN0-AIN7對應P0_0-P0_7。ADCCON3寄存器參數與ADCCON2完全相同，不同之處在于ADCCON2用于不斷重復采集，ADCCON3用于單次采集，如表11-2~11-3所示。表11-2TR0(0x624B)–測試寄存器0位名稱復位R/W描述7:1-0000000R0保留。寫作0。0ACTM0R/W設置為1來連接溫度傳感器到SOC_ADC。表11-3ATEST(0x61BD)–模擬測試控制位號碼名稱復位R/W描述7:6-00R0保留。讀作05:0ATEST_CTRL[5:0]000000R/W控制模擬測試模式：000001：使能溫度傳感器三、ADC運行模式ADC具有三個控制寄存器：ADCCON1、ADCCON2和ADCCON3，如表11-4所示。位名稱復位R/W描述7EOC0R/H0轉換結束標志位0：轉換沒有完成1：轉換完成6ST0

開始轉換。0：沒有轉換正在進行1：如果ADCCON1.STSEL=11并且沒有序列正在運行就啟動一個轉換序列。5:4STSEL[1:0]11R/W1啟動方式選擇。00：P2.0引腳的外部觸發。01：立即開始轉換。10：定時器1通道0比較事件11：ADCCON1.ST=13:2RCTRL[1:0]00R/W16位隨機數發生器控制00：正常運行。(13X型展開)01：LFSR的時鐘一次(沒有展開)10：保留11：關閉隨機數發生器ADCCON1.EOC位是一個狀態位，當一個轉換結束時該位置1，當讀取ADCH時，清除該位。ADCCON1.ST位用于啟動一個轉換序列。當該位置1，ADCCON1.STSEL位為11，且當前沒有正在進行的轉換時，將啟動一個序列。當這個序列轉換完成，該位就自動清除。ADCCON1.STSEL位選擇哪個事件將啟動一個新的轉換序列。可以被選擇的事件選項有：外部引腳P2.0上的上升沿，前一個序列的結束，定時器1通道0比較事件或ADCCON1.ST置1。表11-4ADCCON1(0xB4)–ADC控制四、ADC轉換結果數字轉換結果放置在ADCH、ADCL寄存器中，以2的補碼形式表示。對于單端配置，結果總是為正。當ADCCON1.EOC置1時，表示轉換完成，此時可以讀出ADCH和ADCL里的數據，如表11-5~11-6所示。位名稱復位R/W描述7:2ADC[5:0]000000RADC轉換結果的低位部分1:0-00R0沒有使用表11-6ADCH(0xBB)–ADC數據高位位名稱復位R/W描述7:0ADC[13:6]0x00RADC轉換結果的高位部分ADCH的最高位是符號位，對于單個測量，結果總是正，

所以符號位總是0。

所以用到bit6--bit0，

計7位。ADCL的低2位（bit0,bit1）系統保留，bit2不用，所以用到bit7--bit3，計5位。所以共12位。當然其他抓取率時，有效分辨率如下：00:64decimationrate(7bitsENOB)--ADCH低7位01:128decimationrate(9bitsENOB)--ADCH低7位+ADCH高2位10:256decimationrate(10bitsENOB)--ADCH低7位+ADCH高3位11:512decimationrate(12bitsENOB)--ADCH低7位+ADCL高5位表11-5ADCL(0xBA)–ADC數據低位項目實施05項目實施一、準備設備和資源項目實施前必須先準備好相應的設備和資源，見表11-7。序號設備/資源名稱數量單位是否準備到位(√)1CC2530模塊1個

2CCDebugger仿真器（帶下載線）1個

3MiniUSB供電線或5號電池1根/個

表11-7設備和資源清單

本實驗使用CC2530的片內ADC外設采集芯片的內部溫度，片內ADC的內部硬件信號連接如圖11-1所示。

圖11-1CC2530片內ADC硬件連接圖二、查閱實驗模塊原理圖1.連接設備

將CCDebugger仿真器的接口與CC2530實驗模塊（實驗模塊使用“求助按鈕V1.0”）相連，仿真器另一端用USB數據線連接到PC上，如圖11-2所示。

圖11-2實驗接線圖

三、實施過程2.程序設計1）創建工程。打開IAR新建一個CProject工程（具體步驟請參照項目二）2）本實驗的軟件流程圖。下面圖11-3是本實驗的流程圖，大家可以結合這個圖來學習編寫程序。

圖11-3程序流程圖3）編寫代碼。完整的程序源代碼，見課程資源。主要功能代碼如下：（1）引用相應頭文件#include<ioCC2530.h>#include<stdio.h>#include<string.h>（2）對IO口進行初始化：/*****************************************************函數名稱：IO_Init功能：完成IO口初始化voidIO_Init(void){P1DIR|=0x04;//P1_2端口定義為輸出,對應蜂鳴器Beeper=0;//關閉蜂鳴器}（3）對串口進行初始化：/*****************************************************函數名稱：InitUART功能：完成串口初始化voidInitUART(void){

PERCFG=0x00;//位置1P0口

P0SEL=0x0C;//P0用作串口

P2DIR&=~0xC0;//P0優先作為UART0

U0CSR|=0x80;//串口設置為UART方式U0GCR|=11;

U0BAUD|=216;//波特率設為115200

UTX0IF=1;//UART0TX中斷標志初始置位1

U0CSR|=0x40;//允許接收

IEN0|=0x84;//開總中斷，接收中斷}（4）串口發送函數：/*****************************************************函數名稱：UartSendString功能：將特定長度的字符串發送出去voidUartSendString(char*Data,intlen){uinti;for(i=0;i<len;i++){U0DBUF=*Data++;while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}

U0DBUF=0x0A;//輸出換行while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}（5）對溫度傳感器進行初始化：/*****************************************************函數名稱：InitTempSensor功能：完成芯片內部自帶溫度傳感器的初始化voidInitTempSensor(void){IEN0=IEN1=IEN2=0X00;//關閉所有中斷TR0=0x01;//設置為1來連接溫度傳感器到SOC_ADCATEST=0x01;//使能溫度傳感}（6）獲取溫度傳感器的溫度值：/*****************************************************函數名稱：GetTemperature功能：完成對溫度傳感器的AD采樣，并轉換為實際溫度值floatGetTemperature(void){uintvalue=0;ADCCON3=(0x3E);//選12位采樣率；對片內溫度傳感器采樣ADCCON1|=0x30;//選擇ADC的啟動模式為手動ADCCON1|=0x40;//啟動AD轉化while(!(ADCCON1&0x80));//等待AD轉換完成value=ADCL>>4;//ADCL寄存器低2位無效，由于只有12位有效，ADCL寄存器低4位無效。value|=(((uint)ADCH)<<4);;return(value*0.015)+2.778;//根據芯片手冊的溫度系數得到AD值轉溫度值的轉換公式}（7）主函數循環采樣溫度數據，串口發送到PC：/*****************************************************函數名稱：main功能：調用AD采樣函數獲得溫度值，將溫度數據作加權平均后通過串口發送voidmain(void){CLKCONCMD&=~0x40;//設置系統時鐘源為32MHZ晶振while(CLKCONSTA&0x40);//等待晶振穩定CLKCONCMD&=~0x47;//設置系統主時鐘頻率為32MHZchari;floatAvgTemp;charstrTemp[6];IO_Init();InitUART();//初始化串口InitTempSensor();//初始化ADCwhile(1){AvgTemp=GetTemperature();for(i=0;i<63;i++){AvgTemp+=GetTemperature();AvgTemp=AvgTemp/2;//加權計算溫度可以減少誤