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单片机如何通过ADC模块采集模拟信号?
goandlove
>《FPGA》
2019.08.16
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单片机的模数转换接口(ADC - Analog-to-Digital Converter)将外部的模拟量信号转化为数字信号,因单片机属于数字器件,需将模拟信号转化为数字信号才能够进行处理。目前市场上的很多单片机都自带ADC转换接口,若无ADC转换接口,可以使用ADC模数转换芯片外扩。
ADC模块是将模拟信号转化位数字信号,为用0和1表示的数字信号。对于一个12位ADC(ADC的位数表示将模拟量转换成数字量后所用的二进制位数),可储存数字量范围为:(二进制)000000000000~111111111111,转换为十进制数字范围为0~2^12即0~4095。假设它的参考电压是5V,也就是说把参考电压分为2^12份即4096份,最小分辨率为VREF/4096。也就是说二进制的000000000000代表输入模拟量0V,而111111111111代表最大值VREF。
以上图C8051单片机为例子。如原理图所示,该单片机工作电源为3.3V,参考电压为2.048V,所以模拟量的输入范围为0~2.048V。若所需采集的电压范围大于参考电压值,可以使用电阻分压进行降压或者使用运放进行缩小等。
该单片机ADC为12位的,也就是说输入电压为0时,单片机转换后的数字量结果为000000000000(二进制),当输入电压为2.048V时,单片机转换后的数字量结果为111111111111(二进制),十进制为4095。
也就是说,输入电压的值V=2.048×ADC采集到的数字量÷4095。
比如我们要采集一个0~10V范围的模拟量电压,那么,可以先将0~10V的电压缩小5倍,可以使用电阻分压,也可以采用运放缩小等方式,然后接入单片机的ADC采样口,可以接入上图的P2.2口。
最后换算公式为:V= result*2.048/4095*5;其中,result为单片机采集到的数字量。
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