如何通过ADC模块采集模拟信号

ADC 简介

在工业控制和智能仪器中，MCU 常用于实时控制和实时数据处理。由于微计算机的CPU只能处理数字信息，而控制或测量相关的参数通常是连续变化的模拟量，例如温度、压力、速度和电压等。只有将连续变化的模拟量转换为数字量，单片机CPU才能进行处理。这个过程称为A/D转换，能够完成A/D转换的设备称为A/D转换器或ADC。目前市面上大多数微控制器都自带ADC转换接口。如果没有ADC转换接口，可以使用ADC数模转换芯片进行外部扩展。

如何实现

ADC模块将模拟信号转换为数字信号，数字信号用0和1表示。ADC模块中存在一个参考电压，如果给定的参考电压为5V，ADC为12位。也就是说，参考电压被分成2^12份，即4096份，最小分辨率为VREF/4096。

也就是说，二进制值000000000000代表输入模拟量0V，而111111111111代表最大VREF。

然后以C8051微控制器为例，如图所示，微控制器工作电源为3.3v，参考电压为2.048v，因此模拟量的输入范围为0~2.048V。如果电压范围大于参考电压，可以使用电阻分压器进行降压，或使用运算放大器进行减小。

MCU的ADC是12位的。也就是说，当输入电压为0时，单片机转换的数字量结果为000000000000（二进制），当输入电压为2.048v时，单片机转换的数字量结果为1111111111（二进制），十进制为4095。

也就是说，输入电压的值V=2.048*ADC采集的数字量/4095。

例如，我们需要采集一个0~10V的模拟电压进行显示。那么，我们可以首先将0~10V的电压降低五倍，无论是通过电阻分压器还是通过运算放大器减小，然后将其连接到单片机的ADC采样端口，即上图中的P2.2端口。

最终的转换公式为V = result * 2.048/4095 * 5; 其中result是微机采集的数字量。

历史

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