单片机采样模拟量数据的工作原理是怎样的

(文章来源:雄哥谈科技)
单片机的adc接口属于模数转换接口,将外部的模拟量信号转化为数字信号,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为单片机处理。目前市场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数模转换芯片外扩。
adc模块是将模拟信号转化位数字信号,数字信号用0和1表示,adc模块有参考电压,假设给的参考电压是5v,adc是12位的(几位表示用二进制几位数存储模拟量转化后的数字量,12位的adc则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。
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。
下面以上图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时,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范围的模拟量电压进行显示,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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