原理圖

ADC的快速回顧

大多數人認為模擬領域已經落后于他們，但事實是模擬領域從未如此強大！隨著物聯網的興起和傳感器的生產，全球每秒都在進行數十億的模擬讀數。這只是微控制器生產商將ADC外設直接集成到其器件中的眾多原因之一。

ADC將模擬信號轉換為數字信號

通常測量ADC

由于ADC是數字的，模擬信號被量化為離散的步驟

這意味著ADC只能準確無誤地實現它們的位寬（即10位ADC）測量特定電壓電平

最大數字值等于ADC 正參考電壓（通常為VCC）

最小數字值等于ADC 負參考（通常為GND）

ADC需要時間來轉換信號

在ATmega168中，ADC具有以下特性：

10位分辨率（+ Vref和-Vref之間的1024個離散電壓電平）

精度為2LSB（高8位精度保證）

高達15，000個樣本/秒

6個多路復用輸入源

1.1V 帶隙參考

配置ADC

我們可以使用之前ADC，需要配置用于ADC測量的外設和I/O引腳。

左對齊還是右對齊？

當ADC完成轉換操作后，結果存儲在一對中8位寄存器（10位結果不適合單個8位寄存器）。由于ATmega是原生的8位器件，因此使用8位ADC不如10位結果更有意義，但這會降低結果的分辨率。但是，必須正確讀取10位數的8位結果，否則結果將不正確。為此，我們需要讀取前8位（位9-2），而不是后8位。使用ADLAR位很容易實現，當設置為1時，將使ADC結果保持正確。這意味著我們不需要讀取結果寄存器（ADCH和ADCL）并進行一些操作，而是直接讀取ADCH并忘記ADCL。

配置I/O端口

現在我們可以直接讀取ADCH以獲得8位結果，而不必擔心位操作（在分辨率的成本），我們現在需要配置我們的模擬引腳。默認情況下，ATmega168上的I/O引腳配置為數字引腳，這意味著它們只能處理1和0。因此，要將輸入配置為模擬引腳，我們使用DIDR0寄存器，它代表數字輸入禁用寄存器。不幸的是，并非每個引腳都具有模擬輸入的能力，因此請務必注意帶有標簽ADCx的引腳。例如，引腳23至28是ATmega168上的模擬輸入引腳。

配置ADC模塊

配置ADC的最后階段包括打開ADC，設置預縮放器時間以及確定ADC的參考值。

通過將ADCSRA寄存器中的ADEN位置1來打開ADC模塊。

在大多數情況下，預縮放器不是太重要了，為了簡單起見，我們將預縮放器設置為其最大值（設置ADCSRA寄存器中的所有ADPSx位）。

ATmega168上的ADC可以介于0V和某個參考電壓之間，通常設置為VCC。由于大多數電路都是這種情況，我們需要將Aref引腳連接到也接地的電容，我們還需要將REFSx位設置為使用AVCC作為參考。

使用ADC

使用ADC非常簡單。選擇將從中取出模擬讀數的通道，然后，為了開始轉換，ADSC位（在ADCSRA中找到）將打開。轉換完成后，ADC硬件會自動清零ADSC位。

通過設置ADMUX寄存器中的相應多路復用器位MUX3-MUX0來選擇要讀取的模擬引腳。

軟件示例

此示例從ADC0（PC0，引腳23）讀取模擬值并進行比較他們到一個特定的價值。如果模擬讀數超出指定值（定義為TRIGPOINT），LED（連接到PD0，引腳2）將打開。一旦ADC讀數低于指定值，LED就會關閉！

/*

* AVR IO.c

*

* Created： 03/01/2018 11:25:21

* Author ： RobinLaptop

*/

#define F_CPU 1000000UL

#define TRIGPOINT 128

#include

#include

int main（void）

{

// Configure PORT D bit 0 to an output

DDRD = 0b00000001;

// Configure PORT C bit 0 to an input

DDRC = 0b00000000;

// Configure ADC to be left justified， use AVCC as reference， and select ADC0 as ADC input

ADMUX = 0b01100000;

// Enable the ADC and set the prescaler to max value （128）

ADCSRA = 0b10000111;

// Main program loop

while （1）

{

// Start an ADC conversion by setting ADSC bit （bit 6）

ADCSRA = ADCSRA | （1 《《 ADSC）;

// Wait until the ADSC bit has been cleared

while（ADCSRA & （1 《《 ADSC））;

if（ADCH 》 TRIGPOINT）

{

// Turn LED on

PORTD = PORTD | （1 《《 PD0）;

}

else

{

// Turn LED off

PORTD = PORTD & ~（1 《《 PD0）;

}

}

}

結論

本文僅介紹ADC背后的基礎知識，但我們已經開始從現實世界中進行模擬測量。當然，您可以閱讀數據表并了解其他更高級的功能，包括觸發和其他電壓參考。但就目前而言，這應該為您提供足夠的知識，開始制作需要讀取模擬值的AVR項目！