【用Proteus仿真Arduino】 03 -ADC模数转换器

3.1 可以调节明亮度的LED灯

3.1.1 关于模数转换

ADC是Analog-to-Digital Converter的缩写，即模拟/数字转换器，可以实现将模拟量转换为数字量的电子器件。

ADC是模拟量与数字量的桥梁，因为计算机等只能处理数字量。

Arduino UNO拥有6路模拟输入：标号A0至A5，每一路具有10位的分辨率（即输入有1024个不同值），默认输入信号范围为0到5V，可以通过AREF调整输入上限。AREF：模拟输入信号的参考电压。

3.1.2 绘制原理图

1. 创建Arduino UNO实验板原理图
2. 添加电位器（滑动变阻器、可调电阻），在元器件搜索栏中输入“POT-HG”,如图所示。
   
3. 在原来的Arduino UNO实验板上添加"POT-HG"，并将中间接线端接至A0口，添加“LED”灯，将它正极连接到IO9，负极连接到10Ω电阻，修改后的原理图如图所示。
   

3.1.3 编写代码

int sensorPin = A0;    // select the input pin for the potentiometer
int ledPin = 9;      // select the pin for the LED
int sensorValue = 0;  // variable to store the value coming from the sensor 
void setup() {
  // declare the ledPin as an OUTPUT:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);  
}
 
void loop() {
  // read the value from the sensor:
  sensorValue = analogRead(sensorPin);    
  analogWrite(ledPin, sensorValue/4);          
}

3.1.4 仿真

由于Arduino的ADC为10位，数字量的变化范围为0至1023，而Arduino的PWM的输出变化范围为0至255，所以将获得ADC除以4，就转换至PWM输出。
开始仿真，并调节电位器，电阻越大，LED灯较暗；电阻较小时，LED灯较亮

3.1.5 演示：

3.1.6 参考文献

模仿地址

3.2 电压表

3.2.1 分辨率

分辨率是ADC的一个重要指标，假如它的分辨率为N位，就是将参考电压分成2的N次方份，每一份即为可以测量的最小变化量。Arduino UNO的ADC为10位，默认参考电压为5V，则可分辨的最小变化量为：
$$\frac{AREF}{2^{10}}=\frac{5}{1024}=0.00488V，约为0.005V。$$

可知，可测量的最小变量由分辨率和参考电压决定。Arduino的片内ADC均为10位，当我们需要测量更小的最小变量时，可以通过更改AREF管脚的电压来改变参考电压。

3.2.2 原理图

硬件方面，和第四节一样，我们在Arduino UNO实验板上添加"POT-HG"电位器，并将其中间端接至A0口，AREF需要接至+5V，在”POT-HG”两端接了一个virtual instrument（虚拟仪器）“DC Voltmeter，可以直观观察电压变化。

3.2.3 程序代码

int sensorValue=0;//AD转换后的数字量
float float_sensorValue;//把10位数字量换算成浮点电压量
void setup() {
  	Serial.begin(9600);  //定义串口波特率为9600
}
void loop() {
  	sensorValue = analogRead(A0);  //读取A0口电压值
   	float_sensorValue=(float)sensorValue/1023*5.00;  //换算为浮点电压值
  	Serial.println(float_sensorValue,2);  //保留两位小数发送数据
  	delay(1000);        // 一秒刷新一次
}

编译好了之后，下面我们进行仿真。调节电位器的阻值，观察串口输出的数据，并与虚拟电压表进行比较。不同阻值下，串口输出的电压值不同