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單片機如何通過ADC模塊采集模擬信號？

 goandlove 2019-08-16
單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口(ADC - Analog-to-Digital Converter)將外部的模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，因單片機屬于數(shù)字器件，需將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號才能夠進行處理。目前市場上的很多單片機都自帶ADC轉(zhuǎn)換接口，若無ADC轉(zhuǎn)換接口，可以使用ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片外擴。

ADC模塊是將模擬信號轉(zhuǎn)化位數(shù)字信號，為用0和1表示的數(shù)字信號。對于一個12位ADC(ADC的位數(shù)表示將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后所用的二進制位數(shù))，可儲存數(shù)字量范圍為：(二進制)000000000000~111111111111，轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)字范圍為0~2^12即0~4095。假設(shè)它的參考電壓是5V，也就是說把參考電壓分為2^12份即4096份，最小分辨率為VREF/4096。也就是說二進制的000000000000代表輸入模擬量0V，而111111111111代表最大值VREF。


以上圖C8051單片機為例子。如原理圖所示，該單片機工作電源為3.3V，參考電壓為2.048V，所以模擬量的輸入范圍為0~2.048V。若所需采集的電壓范圍大于參考電壓值，可以使用電阻分壓進行降壓或者使用運放進行縮小等。

該單片機ADC為12位的，也就是說輸入電壓為0時，單片機轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量結(jié)果為000000000000(二進制)，當輸入電壓為2.048V時，單片機轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量結(jié)果為111111111111(二進制)，十進制為4095。

也就是說，輸入電壓的值V=2.048×ADC采集到的數(shù)字量÷4095。

比如我們要采集一個0~10V范圍的模擬量電壓，那么，可以先將0~10V的電壓縮小5倍，可以使用電阻分壓，也可以采用運放縮小等方式，然后接入單片機的ADC采樣口，可以接入上圖的P2.2口。

最后換算公式為：V= result*2.048/4095*5;其中，result為單片機采集到的數(shù)字量。

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