STM32F103 ADC电压采集

news/2025/2/7 15:40:52/文章来源:https://www.cnblogs.com/jeikerxiao/p/18702684

STM32F103C8T6 最小系统开发板驱动ADC电压采集

1. 硬件设计

1.1 最小系统开发板

STM32F103C8T6是基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，具有强大的ADC功能。STM32F103C8T6开发板上有多个模拟输入通道，可以用于电压采集。本项目将通过ADC模块采集一个模拟电压信号。

假设使用的是开发板上的一个模拟输入引脚（如PA0）连接到一个模拟电压源，以下是连接方式：

STM32F103C8T6 引脚	模拟电压源引脚	描述
PA0	电压输入	模拟电压源输入

1.2 ADC原理

ADC（模数转换器）用于将模拟信号转换为数字信号。在STM32F103C8T6中，ADC的原理如下：

采样：ADC首先对输入的模拟信号进行采样，将其转换为一个近似值。
转换：然后，ADC通过内部的转换器将该模拟信号转换为数字信号。STM32F103C8T6的ADC通常使用12位分辨率，这意味着输出值的范围为0-4095。
通道选择：STM32F103C8T6可以选择多个ADC输入通道。每个通道对应一个特定的输入引脚。

2. 软件设计

2.1 开发环境

开发工具：STM32CubeMX、Keil uVision 5
下载工具：ST-Link V2（用于将程序烧录到STM32开发板）
固件库：STM32Cube HAL库

2.2 STM32CubeMX配置

打开STM32CubeMX，选择STM32F103C8T6芯片。
配置时钟、GPIO和ADC等外设：
- 配置PA0为模拟输入通道（ADC通道）。
- 配置ADC为独立模式，单次转换，12位分辨率。
生成代码并打开Keil uVision 5。

2.3 驱动ADC采集电压的步骤

2.3.1 初始化ADC

首先，初始化ADC外设，设置其为独立模式，分辨率为12位，采样时间设置为适当的值。代码如下：

/* ADC初始化代码 */
ADC_HandleTypeDef hadc1;void ADC_Init(void)
{__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();  // 启用ADC时钟hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;      // 禁用扫描模式hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;         // 禁用连续转换hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;      // 禁用不连续转换hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;  // 软件启动转换hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;      // 数据右对齐hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;                  // 1个转换通道HAL_ADC_Init(&hadc1);                            // 初始化ADC
}

2.3.2 配置输入通道

接下来，配置输入通道（如PA0）。这将指定ADC采样的引脚和通道：

/* 配置ADC通道 */
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};void ADC_Channel_Config(void)
{sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;       // 选择PA0作为输入通道sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;     // 排列顺序为1sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5; // 设置采样时间HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig); // 配置ADC通道
}

2.3.3 启动ADC转换并读取结果

启动ADC转换，读取转换结果并转换为电压值。以下是启动ADC和读取结果的代码：

/* 启动ADC转换并获取结果 */
uint32_t ADC_Read(void)
{HAL_ADC_Start(&hadc1);            // 启动ADC转换HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);  // 等待转换完成uint32_t adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 获取ADC转换值return adcValue;
}

根据采样值和ADC的分辨率（12位），可以计算输入电压。STM32F103C8T6的ADC参考电压通常为3.3V。根据以下公式计算输入电压：

电压 = (ADC值 / 4095) * 3.3

2.3.4 完整程序

以下是完整的ADC电压采集程序：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "main.h"ADC_HandleTypeDef hadc1;void ADC_Init(void);
void ADC_Channel_Config(void);
uint32_t ADC_Read(void);int main(void)
{HAL_Init();ADC_Init();ADC_Channel_Config();while (1){uint32_t adcValue = ADC_Read();  // 获取ADC值float voltage = (adcValue / 4095.0) * 3.3;  // 转换为电压printf("ADC Value: %lu, Voltage: %.2fV\n", adcValue, voltage);HAL_Delay(1000);  // 延时1秒}
}