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单片机：单片机外设控制：单片机ADC与DAC外设控制

1单片机ADC外设控制

1.1ADC的基本原理

在单片机系统中，模数转换器(ADC)是将模拟信号转换为数字信号的关键组

件。模拟信号通常来自传感器，如温度传感器、压力传感器或光敏电阻，它们

的输出是连续变化的电压或电流。ADC将这些连续变化的信号转换为离散的数

字值，以便单片机能够处理和分析。

1.1.1工作原理

ADC通过采样、量化和编码三个步骤将模拟信号转换为数字信号：1.采样：

ADC在特定时间点测量模拟信号的电压或电流。2.量化：将采样得到的连续电

压值映射到一组离散的电压值上。3.编码：将量化后的电压值转换为二进制数

字信号。

1.2ADC的分辨率与采样率

1.2.1分辨率

分辨率是指ADC能够区分的最小输入信号变化。它通常以位数表示，如8

位、10位、12位等。位数越高，分辨率越高，能够更精确地表示模拟信号。

例如，一个10位的ADC，其电压范围为0V到5V，可以区分的最小电压变

化为：

55

=≈4.88

2101024

1.2.2采样率

采样率是ADC每秒能够进行的采样次数，通常以Hz为单位。根据奈奎斯

特采样定理，采样率至少应为信号最高频率的两倍，以避免信号失真。

1.3单片机ADC模块的配置

配置单片机的ADC模块通常涉及以下步骤：1.选择ADC引脚：确定将连

接传感器的ADC输入引脚。2.设置分辨率：选择ADC的分辨率。3.设置采样

率：根据应用需求调整采样率。4.启动ADC：使能ADC模块。5.开始转换：

启动ADC进行一次或连续的转换。

1

1.3.1示例代码

以下是一个使用Arduino单片机配置ADC的示例代码：

//ArduinoADC配置示例

voidsetup(){

设置分辨率为位

//ADC10

ADMUX=(1REFS0)|(1ADLAR);//设置参考电压为AVCC，左对齐数据

ADCSRA=(1ADEN)|(1ADPS2)|(1ADPS1)|(1ADPS0);//使能ADC，设置采样率

为128

}

voidloop(){

//开始ADC转换

ADCSRA|=(1ADSC);

//等待转换完成

while(bit_is_set(ADCSRA,ADSC));

//读取转换结果

uint16_tadcValue=ADCW;

//处理数据

//...

}

1.4ADC的校准与误差处理

1.4.1校准

ADC的校准是为了补偿由于制造过程中的不精确性或环境因素导致的误差。

校准可以通过软件或硬件实现，软件校准通常涉及在转换结果中应用校正因子。

1.4.2误差处理

误差处理包括识别和纠正ADC转换中的任何偏差或噪声。这可以通过使用

滤波器、多次采样平均或应用校准数据来实现。

1.4.3示例代码

以下是一个使用多次采样平均来减少ADC误差的示例代码：

//ArduinoADC多次采样平均示例

#defineNUM_SAMPLES10

voidsetup(){

//ADC配置

ADMUX=(1REFS0)|(1ADLAR);

2

ADCSRA=(1ADEN)|(1ADPS2)|(1ADPS1)|(1ADPS0);

}

uint16_treadADC(){

uint16_tsum=0;

for(inti=0;iNUM_SAMPLES;i++){

ADCSRA|=(1ADSC);

while(bit_is_set(ADCSRA,ADSC));

sum+=ADCW;

}

returnsum/NUM_SAMPLES;//平均值

}

voidloop(){