智能手环电源管理-任务一 设备电压检测设计

单/片/机/与/传/感/器项目四智能手环电源管理讲师XXX、XXX项目引入

作为便携式移动设备中最关键的技术之一，电源管理充当着重要的角色。针对于目前的智能手机、移动、平板电脑、便携卫星通信设施等，其一般都具有较大屏幕、高频、多核处理器、超大内存、各种各样的外设，以及多任务处理操作系统等特点。所有这些都导致着整个系统功耗上升，电源管理变得尤其重要。

智能手环作为目前备受用户关注的科技产品，其拥有的强大功能正悄无声息地渗透和改变人们的生活。振动马达非常实用，简约的设计风格也可以起到饰品的装饰作用。然而一个上百毫安时的智能手环内置的电池却可以坚持10天，而通常更大的智能手机却每天都要充电这是为什么呢？任务分解任务一：设备电压检测设计01任务描述:本任务通过程序使用CC2530单片机的ADC外设实现对CC2530单片机底板的电源电压检测，通过使用IARfor8051开发环境的调试窗口查看ADC的电压转换值，并将电压采集值转换为电压物理量。02学习目标：掌握ADC的用途和原理掌握CC2530ADC外设的使用任务一：设备电压检测设计ADC模数转换简介1.1

ADC模数转换概念ADC是Analog-to-DigitalConverter的缩写，指模/数转换器或者模数转换器

。是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。3Bit电压转换原理（右图）任务一：设备电压检测设计ADC模数转换简介1.2

ADC信号采样率模拟信号在时域上是连续的，因此可以将它转换为时间上连续的一系列数字信号。这样就要求定义一个参数来表示新的数字信号采样自模拟信号速率。这个速率称为转换器的采样率（samplingrate）或采样频率（samplingfrequency）。任务一：设备电压检测设计ADC模数转换简介1.3

ADC分辨率常用二进制的位数表示；例如8位的AD，可以描述255个刻度的精度（2的8次方），在它测量一个5V左右的电压时，它的分辨率是5V除以255，大约改变一个的刻度其改变的最小单位必须是0.02V。ADCz的分辨率是指使输出数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量任务一：设备电压检测设计ADC模数转换简介1.4

ADC量化误差概念ADC把模拟量转化为数字量，用数字量近似值标志模拟量，这个过程称之为量化。量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。实际上要准确表示模拟量，ADC的位数需要很大甚至无穷大。一个分辨率有限的ADC的阶梯转换特性曲线与具有无限分辨率的ADC转化特性曲线（直线）之间的最大偏差既是量化误差。任务一：设备电压检测设计2.CC2530与ADC模数转换2.1

CC2530的ADC模数转换CC2530的ADC支持多达14位的模拟数字转换，具有多达12位的ENOB（有效数字位）。它包括一个模拟多路转换器，具有多达8个各自可配置的通道；以及一个参考电压发生器。转换结果通过DMA写入存储器。还具有若干运行模式。CC2530的ADC模数转换功能框图:任务一：设备电压检测设计2.CC2530与ADC模数转换2.2

ADC模块特征01可选取的抽取率，设置分辨率（7~12位）。028个独立的输入通道，可接收单端或差分信号。03参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或AVDD5。04单通道转换结束可产生中断请求05序列转换结束可发出DMA触发。06可将片内温度传感器作为输入07电池电压测量功能。任务一：设备电压检测设计2.CC2530与ADC模数转换2.2

ADC模块的信号输入端口0引脚可以配置为ADC输入端，依次为AIN0~AIN7：可以将一个对应AVDD5/3的电压作为ADC输入，实现电池电压监测。片上温度传感器的输出也可以作为ADC的输入用于测量芯片的温度。差分输入对：AIN0~AIN1、AIN2~AIN3、AIN4~AIN5、AIN6~AIN7。可以把输入配置为单端输入或差分输入。单端电压输入AIN0~AIN7，以通道号码0~7表示；四个差分输入对则以通道号码8~11表示；温度传感器的通道号码为14；AVDD5/3电压输入的通道号码为15。负电压和大于VDD的电压都不能用于这些引脚。任务一：设备电压检测设计2.CC2530与ADC模数转换2.3

ADC相关的几个概念序列ADC转换可以按序列进行多通道的ADC转换，并把结果通过DMA传送到存储器，而不需要CPU任何参与。单通道ADC转换在程序设计中，通过写ADCCON3寄存器触发单通道ADC转换，一旦寄存器被写入，转换立即开始。参考电压内部生成的电压、AVDD5引脚、适用于AIN7输入引脚的外部电压，或者适用于AIN6~AIN7输入引脚的差分电压。转换结果数字转换结果以2的补码形式表示。对于单端，结果总是正的。对于差分配置，两个引脚之间的差分被转换，可以是负数。当ADCCON1.EOC设置为1时，数字转换结果可以获得，且结果总是驻留在ADCH和ADCL寄存器组合的MSB段中。中断请求通过写ADCCON3触发一个单通道转换完成时，将产生一个中断，而完成一个序列转换时，是不产生中断的。当每完成一个序列转换，ADC将产生一个DMA触发。任务一：设备电压检测设计2.CC2530与ADC模数转换2.4CC2530的ADC寄存器介绍CC2530中与ADC相关的寄存器有6个，这6个寄存器分别是：01ADCH（ADC转换结果高位存放寄存器）02ADCL（ADC转换结果低位存放寄存器)03ADCCON1（ADC通用控制寄存器1）04ADCCON2（ADC通用控制寄存器2）05ADCCON3（ADC通用控制寄存器3）06APCFG（ADC通道配置寄存器）任务一：设备电压检测设计3.任务引导及步骤3.1电池电压分压电路图项目中CC2530单片机采集的电压为电池电压，由于电池标准电压为12V远高于CC2530单片机的3.3V工作电压，因此电池电压需要通过相应的硬件电路进行处理，将电池电压等比例缩小到CC2530单片机可接受的工作电压。任务一：设备电压检测设计3.任务引导及步骤3.2程序流程图程序设计思路是首先初始化系统时钟。初始化完成后进入主循环，主循环中先进行ADC的配置，配置完成后启动ADC转化，等待ADC转化结束后，将取得的最终转化结果存入value中。任务一：设备电压检测设计3.任务引导及步骤3.3模数转换配置程序:intadc_test(void){unsignedintvalue;APCFG|=0x10;//模拟I/O使能

P0SEL|=0x10;//端口0_4功能选择外设功能P0DIR&=~0x10;//设置输入模式ADCCON3=0xB4;//选择AVDD5为参考电压；12分辨率；P0_4ADCADCCON1|=0x30;//选择ADC的启动模式为手动ADCCON1|=0x40;//启动AD转化

while(!(ADCCON1&0x80));//等待ADC转化结束

value=ADCL>>2;value|=(ADCH<<6)>>2;