計算機(jī)組成原理-使用ADC及整數(shù)運(yùn)算

1、計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)使用-AD轉(zhuǎn)換器及整數(shù)運(yùn)算章亦葵天津大學(xué)軟件學(xué)院Analog-to-digital converter（AD轉(zhuǎn)換器）(ADC, A/D, or A to D) Resolution: Q =Vref/2M 1LSB=Q Popular ADC type: successive-approximation ADC ( 逐次逼近模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 ) Conversion range(unipolar單極型ADC): 0Vref8bit ADC, Vref=5V, Q8= Vref/256= 0.01953125 (V)= 19.53125mV10bit ADC, Vref=5V,

2、Q10= Vref/1024= 0.0048828125 (V)= 4.8828125mV12bit ADC, Vref=5V, Q12= Vref/4096= 0.001220703125 (V)= 1.220703125mV M-bit digitalADCAnalog VoltageVinVrefAnalog converter to DigitalVin = 3.14V，Vref=5V，M=10DM = Vin/Q=Vin/(Vref/2M)=Vin*2M/Vref=3.14*1024/5=643decGalileo Arduino ADC12bit ADC， 0-5V convers

3、ion rangeDefault is set to 10bit ADCChange to 12bit ADC by res=12: void analogReadResolution(int res)Get Convertered data：uint32_t analogRead(uint32_t ulPin)6 multiplexed ADCs探測溫度-使用NTC熱敏電阻（thermistor）NTC電阻特性RTH T溫度下的基準(zhǔn)電阻R0 T0溫度下的基準(zhǔn)電阻BK:B常數(shù)T0K:標(biāo)準(zhǔn)溫度(25= 298.15 K)TK:熱敏電阻溫度實驗使用的熱敏電阻B常數(shù)=3435K，R0=10,000測

4、溫原理使用電阻分壓電路，將電阻隨溫度變化的特性轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷弘S溫度變化特性Vth=Vcc*Rth/(R1+Rth) VthVccADC轉(zhuǎn)換結(jié)果與溫度特性曲線實驗電路參數(shù)1.熱敏電阻Rth的B常數(shù)=3435K，R0=10,000; 2.R1=4,70001002003004005006007008009001000-20020406080100ADC-T數(shù)值計算：exp運(yùn)算太復(fù)雜需要簡化分段近似線性化：此處只對1060進(jìn)行近似使用整數(shù)的插值運(yùn)算得到溫度的結(jié)果-2002040608010012001002003004005006007008009001000T-ADC系列1系列2(A1,T0)(A0,

5、T1)(A0,T0)(Ax,Tx)(A0,Tx)(Ax,T0)AdcTNo.TADC010815160397Interpolation(插值)把公式變成C代碼short int convert_adc2temperature( short int ax, short int a0,short int a1, short int temp0,short int temp1) short int tempx; tempx = temp0+(ax-a0)*(temp1-temp0)/(a1-a0); return tempx;實物連接圖和電路原理圖擴(kuò)展思考如何在使用整數(shù)運(yùn)算的前提下，提高計算精度？如何進(jìn)行多段近似線性化，使得溫度計算結(jié)果更接近實際溫度（或理論計算溫度）？如何檢查插值計算結(jié)果與理論值的誤差？如何實現(xiàn)整數(shù)除法的4舍5入代碼是否存在問題？其他測溫誤差分析AD輸入電路的內(nèi)阻影響了測量的數(shù)值Galileo的ADC等效電路Vad=VCC*(Rth*(R2+R3)/(Rth+(R2+R3)/(R1+(Rth*(R2+R3)/(Rth+(R2+R3) *R3/(R2+R3)ADC內(nèi)阻020040060080010001200-40-20020406080100120理論值與實際值對比AD_dec(10Bit)ADC內(nèi)阻(10Bit)analogWriteResolution不