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02- 模块化编程-007 Ltc1684（ ADC16-Bit）采样显示

news 2025/10/30 11:27:25

1、Ltc1684芯片介绍

        该芯片是一款高精度的16位模数转换器(ADC)，适合于高精度仪器的开发，它能提供精准的模拟信号到数字信号的转换。

特性

        采用 MSOP 封装的 16 位、250ksps ADC

        单 5V 电源

        低电源电流：850μA (典型值) 自动停机功能可把电源电流减小至 2μA (在 1ksps)

        真正的差分输入

        单通道 (LTC1864) 或双通道 (LTC1865) 版本

        SPI/MICROWIRE™ 兼容型串行 I/O

特点

  1. 16位分辨率：这是AD转换器的关键参数之一，意味着它可以将模拟信号分成2^16，即65536个不同的数字级别，从而提供非常细腻的信号分辨率。

  2. 精度：高精度意味着转换器输出的数字值与实际输入信号非常接近，误差很小。这对于那些对精确度要求非常高的应用场景（例如医疗设备、实验室仪器和精密测量设备）来说至关重要。
  3. 适用性：LTC1684适合高精度仪器的开发，表明它的设计兼顾了性能和使用的便捷性，使其能够在广泛的工业和科研领域中应用。
  4. 性能指标：除了分辨率和精度，LTC1684还可能具有高速采样、低功耗、低噪声等特性，这些都能进一步提高转换性能，对于高精度仪器来说尤其重要。
引脚图

引脚名称中文释义
VREF (Pin 1)参考输入。参考输入定义了A/D转换器的范围，必须相对于GND保持无噪声。
IN+, IN- (Pins 2, 3)模拟输入。这些输入必须相对于GND保持无噪声。
GND (Pin 4)模拟地。GND应直接连接到模拟地平面。
CONV (Pin 5)转换输入。在此输入上逻辑高电平启动A/D转换过程。如果CONV输入在A/D转换完成后保持高电平，部件将保持高电平。
SDO (Pin 6)数字数据输出。A/D转换结果从此引脚移出。
SCK (Pin 7)移位时钟输入。此时钟同步串行数据传输。
Vcc (Pin 8)正电源。此电源必须保持无噪声和纹波，通过直接绕过到模拟地平面来实现。

 关键参数

 

 

         重点关注INL（增益误差，Integral Non-Linearity）的数据。因为是仿真不是实测，所以很难评价。

 时序图

 2、仿真电路

按照图示接线，电压在数码管上显示为x.xxxx

3、软件代码

main.c

//***************************************************************************/
//*　 文件名：min_sys_887.c
//*　 文件描述：用于单个模块的驱动测试仿真
//*　 创建人：bianjingyuan  2024年11月4日
//*　 编译环境: Windows XP + MPLAB IDE 8.83 + Picc 9.60
//*　 硬件信息：PIC16f887（20MHZ）,max7219（8位数码管）
//*　 修改记录：无
//***************************************************************************/
//　  原始硬件资源分配表：
//	  pic16f887工作频率 20MHZ  外部晶体振荡
//***************************************************************************/
//	  max7219的引脚定义如下：
// 		din  		RE0		//RE0-RE2为887引脚输出
// 		clk_1  		RE2=1
// 		clk_0  		RE2=0
// 		load_1  	RE1=1
//	 	load_0  	RE1=0
//***************************************************************************/
#include 	"pic.h"					//包含单片机内部资源预定义
//#include 	"max1241-Io.h"	
//#include 	"Adc0808.h"
#include 	"PIC16F887_Delay.h"
// 数据类型定义
#define 	uchar 	unsigned char
#define 	uint  	unsigned int
#define 	ulong 	unsigned long
#define 	nop		asm("NOP")
#define 	sleep  	asm("sleep")/*------max7219主要引脚-------*/
//RE0-RE2为887引脚输出
#define din  		RE0
#define load_1  	RE1=1
#define load_0  	RE1=0  
#define clk_1  		RE2=1
#define clk_0  		RE2=0
// ****************************887芯片配置位*************************************/
__CONFIG (0x20F2);			// 20MHZ外部晶振
//#define 	XTAL_FREQ 		20 // 定义主频，单位为赫兹 (MHz), 请根据实际晶振频率设置
// *************************以下声明本模块中所调用的函数类型 *****************/
//void delayus(uchar a);// 延时10us最准
//void delayms(uchar a);// 延时100ms最准
void delay1s(void);// 延时约1秒钟
void Initial_System(void);// 初始化系统参数和配置
void Set_Port_IO(void);// 设置I/O端口状态
void ad_init(void);	
void send(uchar addres, uchar data);
void max7219_int(void);
void cal_hex(uint add4) ;	//计算显示数值X.XXX
void cal_ltc1684_hex(uint add4); 	//计算显示数值X.XXXx
// *****************************定义全局变量***********************************/
uchar k,i,m;				//定义循环控制变量uchar add3,add2,add1,add0;	//显示数据寄存器4位//**************************新增模块的相关定义**********************************/
extern uchar temp_h; // 存储温度整数部分（范围从 0 到 255）
extern uchar temp_l; // 存储温度小数部分（范围从 0 到 99）
extern uint  	adre_1684;
extern uchar 	ltc1684_hex[5];				//显示数据x.xxxx
extern ulong counter;    			//n次A/D采样结果累加寄存器，n小于16
//**************************新增模块的函数定义**********************************/
extern void  LTC1684_init_io(void);
extern void  LTC1684_read_io()	;
//********************************************************************
//*  文件名：main.c
//*  文件描述：单片机主程序，负责系统初始化和电压监测
//*  编译环境: Windows XP + MPLAB IDE 8.83 + Picc 9.60
//*  编程者: bianjingyuan
//*  编程日期: 2024-11-05
//*  版本号：1.0
//*  修改记录：无
//********************************************************************
void main()
{Initial_System();                 // 初始化系统设置ad_init();                        // 初始化AD转换功能Set_Port_IO();                    // 设置端口IO方向max7219_int();                    // 初始化MAX7219显示驱动di();                             // 禁用全局中断TRISC0 = 1;                       // 设置RC0为输入LTC1684_init_io();                // 初始化LTC1684的IO口send(0x01, XTAL_FREQ / 10);      // 发送ADC结果的高位send(0x02, XTAL_FREQ % 10);      // 发送ADC结果的低位send(0x03, 15);                   // 发送固定值15send(0x04, 4);                    // 发送固定值4ltc1684_hex[0] = 0; ltc1684_hex[1] = 0; ltc1684_hex[2] = 0; ltc1684_hex[3] = 0; ltc1684_hex[4] = 0; add3 = 0; add2 = 0;                         // 清除显示数据add1 = 0; add0 = 0;redo:                                // 循环标签counter = 0;                     // 初始化计数器for (k = 50; k > 0; k--)         // 基准电压5.12V的采样{LTC1684_read_io();           // 读取LTC1684转换结果counter = counter + adre_1684; // 累加AD转换结果}cal_ltc1684_hex(counter >> 6);   // 将ADC结果计算为十六进制格式并加小数点send(0x04, ltc1684_hex[4] + 128); // 发送格式化后的数据send(0x05, ltc1684_hex[3]);      // 发送LTC1684的高位send(0x06, ltc1684_hex[2]);      // 发送LTC1684的次高位send(0x07, ltc1684_hex[1]);      // 发送LTC1684的次低位send(0x08, ltc1684_hex[0]);      // 发送LTC1684的低位delayms(100);                     // 延时100毫秒goto redo;                       // 循环返回到redo标签}/**************************以下为函数和子程序********************************/ 
void Initial_System(void)
{OPTION = 0b01010000;       // 设置定时器的时间为1us// OSCCON = 0x71;          // 内部震荡器设置为8MHzINTCON = 0b01000000;       // 使能外围模块中断
}void Set_Port_IO(void)
{TRISA = 0b00000000;        // 设置PORTA为输出PORTA = 0b00000000;        // 初始化PORTA为低TRISB = 0b00000000;        // 设置PORTB为输出PORTB = 0b00000000;        // 初始化PORTB为低TRISC = 0b00000000;        // 设置PORTC为输出PORTC = 0b00000000;        // 初始化PORTC为低TRISD = 0b00000000;        // 设置PORTD为输出PORTD = 0b00000000;        // 初始化PORTD为低TRISE = 0b00000000;        // 设置PORTE为输出，显示驱动PORTE = 0b00000000;        // 初始化PORTE为低
}void ad_init(void)
{ANSEL   = 0;                		// 清除模拟数字选择，允许数字操作ANSELH  = 0b00000000;       	// 清除高位选择，使用数字操作ADCON0  = 0b10000001;       	// 从0通道开始，FOSC/32// ADCON1 = 0b10110000;     // 右对齐，选择正负电压基准ADCON1  = 0b10000000;       	// 设置右对齐，选择单电压基准
}void delay1s(void)              // 延迟1秒
{ulong d = 185300;           // 对应20MHz的工作频率while (--d);                // 计数减少实现延迟
}void send(uchar address, uchar data)
{uchar i = 8;load_0;                      // 准备移位// 发送位地址for (i = 8; i > 0; i--){clk_0;                   // 产生时钟信号din = (address & 0x80) ? 1 : 0; // 取高位address <<= 1;                  // 地址左移nop; nop; nop; nop; nop;         // 延迟clk_1;                   // 结束时钟信号}// 发送数据for (i = 8; i > 0; i--){clk_0;                   // 产生时钟信号din = (data & 0x80) ? 1 : 0;    // 取高位data <<= 1;                     // 数据左移nop; nop; nop; nop; nop;         // 延迟clk_1;                   // 结束时钟信号}nop; nop; nop; nop; nop;  // 额外延迟load_1;                 // 锁存数据
}void max7219_int()
{send(0x0F, 0x00); // 发送命令以设置正常操作send(0x0C, 0x01); // 发送命令以不进入省电模式send(0x0B, 0x07); // 发送命令以显示8个数码管send(0x0A, 0x04); // 发送命令以设置显示强度send(0x09, 0xFF); // 发送命令以全解码8个数码管send(0x01, 1);     // 测试数码管的完整性，发送测试数据1send(0x02, 2);send(0x03, 3);send(0x04, 4);send(0x05, 5);send(0x06, 6);send(0x07, 7);send(0x08, 8);
}void cal_hex(uint add4)           // 计算并显示数值X.XXX
{add3 = add4 / 1000;            // 计算千位add2 = (add4 % 1000) / 100;    // 计算百位add1 = (add4 % 100) / 10;       // 计算十位add0 = add4 % 10;               // 计算个位
}void cal_ltc1684_hex(uint add4)   // 计算并显示数值X.XXXx
{ltc1684_hex[4] = add4 / 10000;      // 计算万位ltc1684_hex[3] = (add4 % 10000) / 1000; // 计算千位ltc1684_hex[2] = (add4 % 1000) / 100;   // 计算百位ltc1684_hex[1] = (add4 % 100) / 10;     // 计算十位ltc1684_hex[0] = add4 % 10;             // 计算个位
}/*****************************以下为函数和子程序****************************/
//* 名称:   LTC1684_read_io
//* 说明:   IO模拟SPI数据AD转换单次采样
//* 功能:   16位AD转换单次采样
//* 调用:   无
//* 输入:   
//* 返回值: 无
//***************************************************************************/
void  LTC1684_read_io()		//LTC1684 IO模拟驱动程序
{	uchar k;adre_1684=0;			//sclk=1;	conv=0;			//空闲时时钟为1,开始转换过程nop;conv=1;delayus(2);	//需要至少3.2us的延时conv=0;					//使能1684数据传输for (k=15;k>0;k--){	sclk=0;nop;nop;nop;nop;nop;nop;nop;nop;//delay2ussclk=1;				//从第一个时钟的上升沿开始输出数据adre_1684|=dout;	//delay2usadre_1684<<=1;		//高位前移}sclk=0;nop;nop;nop;nop;nop;nop;nop;nop;//delay2ussclk=1;					//第16个时钟不再移位了adre_1684|=dout;		//完成16位采样数据的寄存conv=1;					//关闭1684
}
//***************************************************************************/
//* 名称:   LTC1684_init_io()
//* 说明:  	IO模拟驱动1684的初始化
//* 功能:   单片1684的初始化
//* 调用:   无
//* 输入:   无
//* 返回值: 无
//***************************************************************************/
void LTC1684_init_io(void)
{	conv=1;			//关闭1684sclk=1;			//空闲时时钟为1
}
void Model_Test(void)
{uchar k;                      // 定义变量 kcounter = 0;                  // 初始化计数器
/* for (k = 50; k > 0; k--)      // 基准电压5.12V的采样{LTC1684_read_io();        // 读取LTC1684转换结果counter = counter + adre_1684; // 累加AD转换结果}cal_ltc1684_hex(counter >> 6);   // 将ADC结果计算为十六进制格式并加小数点TRISC0 = 1;                      // 设置RC0为输入LTC1684_init_io();               // 初始化LTC1684的IO口ltc1684_hex[0] = 0; ltc1684_hex[1] = 0; ltc1684_hex[2] = 0; ltc1684_hex[3] = 0; ltc1684_hex[4] = 0; send(0x04, ltc1684_hex[4] + 128); // 发送格式化后的数据send(0x05, ltc1684_hex[3]);      // 发送LTC1684的高位send(0x06, ltc1684_hex[2]);      // 发送LTC1684的次高位send(0x07, ltc1684_hex[1]);      // 发送LTC1684的次低位send(0x08, ltc1684_hex[0]);      // 发送LTC1684的低位*/
}

4、代码解析

        该代码实现了一个基于PIC16F887微控制器和LTC1684模数转换器的系统，通过MAX7219显示驱动将电压转换结果显示在八位数码管上。程序的主要功能包括：

  1. 初始化系统配置、I/O端口和AD转换功能。
  2. 通过LTC1684进行16位AD转换，采集电压信号。
  3. 对AD转换结果进行处理，格式化为BCD格式。
  4. 使用MAX7219显示驱动将处理后的数据在数码管上显示。
  5. 主循环不断采集数据并更新显示。

5、硬件资源分配表

序号引脚名称类别方向功能定义内容相关的寄存器及配置
1RE0数字IO输出DINMAX7219数据输入TRISE=0; PORTE=0;
2RE1数字IO输出LOADMAX7219的片选信号TRISE=0; PORTE=0;
3RE2数字IO输出CLKMAX7219时钟信号TRISE=0; PORTE=0;
4RC0数字IO输入doutLTC1684的数据输出TRISC=1;
5RC1数字IO输出sclkLTC1684的时钟信号TRISC=0; PORTC=0;
6RC2数字IO输出convLTC1684转换控制信号TRISC=0; PORTC=0;

        基于上述硬件资源分配，程序实现了以下主要功能：

  1. 实现对LTC1684模数转换器的16位AD数据采集。
  2. 通过MAX7219驱动实现数据在数码管上的显示。
  3. 持续监测输入信号并更新显示结果，适用于需要高精度电压测量和显示的场合。

6、仿真运行结果

 

 

 


http://www.mrgr.cn/news/67891.html

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