第一次接觸單片機(jī)ADC 都會有這些問題

ID:94349 · 發(fā)表于 2016-1-18 23:49

如何利用單片機(jī)的ADC模塊（或者獨(dú)立的ADC芯片）得到接入ADC管腳上的實(shí)際電壓值？

這個(gè)問題，是第一次接觸ADC時(shí)候，大家都會遇到的問題。

會讀到什么值

單片機(jī)會讀到什么值？需要看一個(gè)特性，就是幾位的ADC，在手冊上就會給出，例如，STM32的ADC是12位的。另外，還有8位，10位，16位，24位等。

我先告訴你答案：STM32讀到的ADC值，是從0到4095，當(dāng)你把ADC引腳接了GND，讀到的就是0，當(dāng)你把ADC引腳接了VDD，讀到的就是4095。

接下來告訴你為什么：前面提到，STM32的ADC是12位的，我們知道，8位的值是從0~255；16位的值，是從0~65535。這兩個(gè)位的最大值，是我們最為熟悉的。

（怎么算出來的？這問題就又降低到另一個(gè)層面了，這里我們說的幾位的值，每個(gè)位只能是0或者1，比如2位的值，可以表示為00 01 10 11四種不同的值，這是以2進(jìn)制表示的，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是0 1 2 3，所以得出結(jié)論，2位的值可以表示從0~3。同理，3位的值，可以表示十進(jìn)制的0~9，你可以展開計(jì)算一下。4位的值，可以表示0~16，5位的值，可以表示從0~31，同理，你可以得出任意位的值可以表示的范圍。）

所以，12位的值，可以表示從0~4095，這就是先在感性上，認(rèn)識了為什么12位的ADC的值，是從0~4095.

讀到的值怎么換算成實(shí)際的電壓值

前面提到了，我們輸入GND，讀到的值是0，輸入VDD，得到的值是4095，那么，當(dāng)你讀到2035的時(shí)候，你知道輸入電壓多少V嗎？這個(gè)問題，歸根接地，就到了數(shù)學(xué)XY坐標(biāo)，已知兩點(diǎn)坐標(biāo)值（0,0）（3.3,4095），給出任意X坐標(biāo)值，求Y值的問題了吧？簡單不簡單？

參考電壓是什么

討論這個(gè)問題之前，你先拿萬用表量一下你的VDDA的實(shí)際電壓是多大？是不是標(biāo)準(zhǔn)的3.300V？應(yīng)該不是吧？或許是2.296V，或許是3.312V。然后你把VDD連接到ADC引腳之后，得到的是4095，也就是，實(shí)際上，當(dāng)你讀出4095這個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，實(shí)際的電壓值不是你想象中的3.300V。有些初學(xué)者，覺得幾毫伏的電壓差無所謂，但實(shí)際應(yīng)用中，幾毫伏就可能代表很大的實(shí)際工況，例如，在一個(gè)量程為50克的電子稱上。

所以，這時(shí)候，芯片廠商就想了一個(gè)辦法，給ADC模塊中引入?yún)⒖茧妷海煞浅?biāo)準(zhǔn)的參考電壓芯片來接入?yún)⒖茧妷阂_。標(biāo)準(zhǔn)的電壓芯片，我們一般叫做參考電壓芯片，或者叫做基準(zhǔn)電壓芯片。例如REF3133（輸出3.300V） REF3025（輸出2.500V）等等。

注意：STM32 的100腳以上（含100腳）有參考電壓引腳。在沒有參考電壓引腳的單片機(jī)上，可以把基準(zhǔn)電壓芯片接入VDDA，但是VDDA和VDD的電壓差不能超過0.3V，例如，VDD是3.3V的話，可以給VDDA接入一個(gè)3.3V的參考電壓芯片或者3.0V的參考電壓芯片，但是不能接入2.5V的參考電壓芯片，后果就是芯片不能工作。

ADC引腳的輸入電壓范圍是多大

一般情況下，ADC引腳的輸入電壓，是從0~VDD，如果有REF引腳，一般是0~Vref，也有0~2Vref的情況。

如果被測的電壓大于ADC的輸入電壓，例如，要用STM32測量0~5V的電壓的話，可以在輸入ADC引腳之前，加入電阻分壓和放大器電路。

總結(jié)：看完這篇文章，你是否會覺的，一切都只是基礎(chǔ)知識的融合。

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