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单片机：单片机基础：单片机的ADC与DAC转换技术

1单片机ADC与DAC转换技术概述

1.1ADC与DAC的基本概念

1.1.1模数转换器（ADC）

模数转换器，即Analog-to-DigitalConverter，是一种将连续变化的模拟信号

转换为数字信号的电子器件。在单片机系统中，ADC允许我们读取来自传感器

或外部环境的模拟电压，并将其转换为单片机可以处理的数字值。ADC的转换

精度通常由其位数决定，例如，一个10位的ADC可以将模拟信号转换为1024

（2^10）个不同的数字值。

1.1.2数模转换器（DAC）

数模转换器，即Digital-to-AnalogConverter，其功能与ADC相反，它将数字

信号转换为模拟信号。在单片机中，DAC可以用于生成精确的电压或电流，例

如在音频处理、信号生成或控制模拟电路时。DAC的分辨率同样由其位数决定，

更高的位数意味着更精细的模拟信号输出。

1.2ADC与DAC在单片机中的应用

1.2.1ADC的应用

ADC在单片机中广泛用于数据采集系统，如温度、压力、声音等传感器的

信号读取。例如，一个温度传感器可能输出0V到5V的电压，对应于-40°C到

120°C的温度范围。通过ADC，单片机可以将这个电压转换为数字值，然后进

行进一步的处理或存储。

1.2.2DAC的应用

DAC在单片机中用于信号生成和模拟输出。例如，在音频应用中，DAC可

以将数字音频信号转换为模拟信号，以便通过扬声器播放。在工业控制中，

DAC可以用于生成控制电压，以精确调节电机速度或阀门开度。

1.3ADC与DAC转换的重要性

ADC和DAC转换技术是单片机与外部世界交互的关键。没有ADC，单片机

无法读取模拟信号，限制了其在数据采集和环境监测中的应用。同样，没有

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DAC，单片机无法生成模拟信号，这在需要模拟输出的控制系统中是一个重大

限制。通过这些转换器，单片机能够实现与模拟世界的双向通信，极大地扩展

了其功能性和应用范围。

1.3.1示例：使用Arduino单片机进行ADC读取

//Arduino单片机ADC读取示例

#includeArduino.h

constintsensorPin=A0;//定义ADC输入引脚

constintledPin=13;//定义LED输出引脚

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置LED引脚为输出

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

}

voidloop(){

intsensorValue=analogRead(sensorPin);//读取ADC值

Serial.println(sensorValue);//通过串口输出ADC值

delay(100);//延时100毫秒

}

在这个示例中，Arduino单片机通过其内置的ADC读取A0引脚上的模拟电

压，并通过串口将读取的数字值输出。同时，根据读取的值，可以控制LED的

亮度，实现简单的模拟信号到数字信号的转换和处理。

1.3.2示例：使用Arduino单片机进行DAC输出

Arduino单片机本身没有内置的DAC，但可以通过PWM（脉冲宽度调制）

模拟DAC的功能。以下示例展示了如何使用Arduino的PWM功能生成模拟电

压输出。

//Arduino单片机模拟DAC输出示例

#includeArduino.h

constintledPin=9;//定义PWM输出引脚

voidsetup(){

pinMode(ledPin,OUTPUT);//设置PWM引脚为输出

}

voidloop(){

for(inti=0;i=255;i++){//从0到255循环输出PWM值

analogWrite(ledPin,i);//输出PWM值

delay(10);//延时10毫秒

2

}

delay(1000);//每次循环后延时1秒

}