当前位置：首页 > news >正文

MCP3421与STM32电压采集实现

news 2025/9/19 7:58:44

MCP3421是一款18位高精度Σ-Δ模数转换器（ADC），它通过I2C接口与微控制器通信，能够实现高精度的电压测量。基于STM32和MCP3421的电压采集代码，包含初始化和读取数据的步骤，代码基于STM32的HAL库进行开发。

MCP3421与STM32电压采集实现

MCP3421是一款高精度、低噪声的模数转换器，通过I2C接口与微控制器通信。

硬件连接

MCP3421引脚	STM32引脚	说明
VDD	3.3V	电源
VSS	GND	地
SDA	I2C_SDA	I2C数据线
SCL	I2C_SCL	I2C时钟线
Vin+	模拟输入正极	待测电压正极
Vin-	模拟输入负极	待测电压负极

软件实现

1. 宏定义和变量声明

#include "main.h"
#include "i2c.h"#define MCP3421_ADDRESS 0xD0 // MCP3421的I2C地址（8位格式），具体地址取决于芯片的地址引脚配置
#define MCP3421_READ_BIT 0x01
#define MCP3421_WRITE_BIT 0x00// MCP3421配置字节
#define MCP3421_START_CONV 0x80 // 开始转换位
#define MCP3421_CHANNEL_0 0x00   // 通道选择位
#define MCP3421_CHANNEL_1 0x20
#define MCP3421_12_BIT 0x00     // 分辨率选择位
#define MCP3421_14_BIT 0x04
#define MCP3421_16_BIT 0x08
#define MCP3421_18_BIT 0x0C
#define MCP3421_GAIN_1 0x00     // 增益选择位
#define MCP3421_GAIN_2 0x01
#define MCP3421_GAIN_4 0x02
#define MCP3421_GAIN_8 0x03uint8_t configReg = 0; // 全局变量存储配置字节

2. MCP3421初始化函数

void MCP3421_Init(void) {// 配置MCP3421为18位分辨率、增益为1、连续转换模式configReg = MCP3421_START_CONV | MCP3421_CHANNEL_0 | MCP3421_18_BIT | MCP3421_GAIN_1;uint8_t configData[2] = {0};configData[0] = configReg;HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, MCP3421_ADDRESS, configData, 1, HAL_MAX_DELAY);
}

3. 读取ADC值函数

int32_t MCP3421_ReadADC(void) {uint8_t adcData[4] = {0};int32_t result = 0;// 读取4字节数据（18位数据 + 配置字节）HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, MCP3421_ADDRESS | MCP3421_READ_BIT, adcData, 4, HAL_MAX_DELAY);// 检查转换是否完成（最高位为0表示转换完成）while (adcData[3] & 0x80) {HAL_Delay(1); // 等待转换完成HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, MCP3421_ADDRESS | MCP3421_READ_BIT, adcData, 4, HAL_MAX_DELAY);}// 处理18位有符号数据// 数据格式：第1字节高8位，第2字节低8位，第3字节的低2位为最低有效位result = (adcData[0] << 10) | (adcData[1] << 2) | (adcData[2] >> 6);// 处理符号位（18位有符号数）if (result & 0x00020000) {// 如果是负数，进行符号扩展result |= 0xFFFC0000;}return result;
}

4. 将ADC值转换为电压值

float MCP3421_ConvertToVoltage(int32_t adcValue) {// MCP3421在18位模式下的LSB值（增益=1时）// 参考电压默认2.048V，LSB = 2.048V / 2^17 = 15.625μVconst float LSB = 15.625e-6; // 单位：伏特return adcValue * LSB;
}

5. 主循环中的使用示例

int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_I2C1_Init();MCP3421_Init();while (1) {int32_t adcValue = MCP3421_ReadADC();float voltage = MCP3421_ConvertToVoltage(adcValue);printf("ADC值: %ld, 电压: %.6f V\n", adcValue, voltage);HAL_Delay(1000); // 每秒读取一次}
}