怎样用AVR微控制器集成的ADC从周围环境中获取模拟读数
原理图
adc的快速回顾
大多数人认为模拟领域已经落后于他们，但事实是模拟领域从未如此强大！随着物联网的兴起和传感器的生产，全球每秒都在进行数十亿的模拟读数。这只是微控制器生产商将adc外设直接集成到其器件中的众多原因之一。
adc将模拟信号转换为数字信号
通常测量adc
由于adc是数字的，模拟信号被量化为离散的步骤
这意味着adc只能准确无误地实现它们的位宽（即10位adc）测量特定电压电平
最大数字值等于adc 正参考电压（通常为vcc）
最小数字值等于adc 负参考（通常为gnd）
adc需要时间来转换信号
在atmega168中，adc具有以下特性：
10位分辨率（+ vref和-vref之间的1024个离散电压电平）
精度为2lsb（高8位精度保证）
高达15，000个样本/秒
6个多路复用输入源
1.1v 带隙参考
配置adc
我们可以使用之前adc，需要配置用于adc测量的外设和i/o引脚。
左对齐还是右对齐？
当adc完成转换操作后，结果存储在一对中8位寄存器（10位结果不适合单个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位结果更有意义，但这会降低结果的分辨率。但是，必须正确读取10位数的8位结果，否则结果将不正确。为此，我们需要读取前8位（位9-2），而不是后8位。使用adlar位很容易实现，当设置为1时，将使adc结果保持正确。这意味着我们不需要读取结果寄存器（adch和adcl）并进行一些操作，而是直接读取adch并忘记adcl。
配置i/o端口
现在我们可以直接读取adch以获得8位结果，而不必担心位操作（在分辨率的成本），我们现在需要配置我们的模拟引脚。默认情况下，atmega168上的i/o引脚配置为数字引脚，这意味着它们只能处理1和0。因此，要将输入配置为模拟引脚，我们使用didr0寄存器，它代表数字输入禁用寄存器。不幸的是，并非每个引脚都具有模拟输入的能力，因此请务必注意带有标签adcx的引脚。例如，引脚23至28是atmega168上的模拟输入引脚。
配置adc模块
配置adc的最后阶段包括打开adc，设置预缩放器时间以及确定adc的参考值。
通过将adcsra寄存器中的aden位置1来打开adc模块。
在大多数情况下，预缩放器不是太重要了，为了简单起见，我们将预缩放器设置为其最大值（设置adcsra寄存器中的所有adpsx位）。
atmega168上的adc可以介于0v和某个参考电压之间，通常设置为vcc。由于大多数电路都是这种情况，我们需要将aref引脚连接到也接地的电容，我们还需要将refsx位设置为使用avcc作为参考。
使用adc
使用adc非常简单。选择将从中取出模拟读数的通道，然后，为了开始转换，adsc位（在adcsra中找到）将打开。转换完成后，adc硬件会自动清零adsc位。
通过设置admux寄存器中的相应多路复用器位mux3-mux0来选择要读取的模拟引脚。
软件示例
此示例从adc0（pc0，引脚23）读取模拟值并进行比较他们到一个特定的价值。如果模拟读数超出指定值（定义为trigpoint），led（连接到pd0，引脚2）将打开。一旦adc读数低于指定值，led就会关闭！
/*
* 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）;
}
}
}
结论
本文仅介绍adc背后的基础知识，但我们已经开始从现实世界中进行模拟测量。当然，您可以阅读数据表并了解其他更高级的功能，包括触发和其他电压参考。但就目前而言，这应该为您提供足够的知识，开始制作需要读取模拟值的avr项目！
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通常测量adc
由于adc是数字的，模拟信号被量化为离散的步骤
这意味着adc只能准确无误地实现它们的位宽（即10位adc）测量特定电压电平
最大数字值等于adc 正参考电压（通常为vcc）
最小数字值等于adc 负参考（通常为gnd）
adc需要时间来转换信号
在atmega168中，adc具有以下特性：
10位分辨率（+ vref和-vref之间的1024个离散电压电平）
精度为2lsb（高8位精度保证）
高达15，000个样本/秒
6个多路复用输入源
1.1v 带隙参考
配置adc
我们可以使用之前adc，需要配置用于adc测量的外设和i/o引脚。
左对齐还是右对齐？
当adc完成转换操作后，结果存储在一对中8位寄存器（10位结果不适合单个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位结果更有意义，但这会降低结果的分辨率。但是，必须正确读取10位数的8位结果，否则结果将不正确。为此，我们需要读取前8位（位9-2），而不是后8位。使用adlar位很容易实现，当设置为1时，将使adc结果保持正确。这意味着我们不需要读取结果寄存器（adch和adcl）并进行一些操作，而是直接读取adch并忘记adcl。
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现在我们可以直接读取adch以获得8位结果，而不必担心位操作（在分辨率的成本），我们现在需要配置我们的模拟引脚。默认情况下，atmega168上的i/o引脚配置为数字引脚，这意味着它们只能处理1和0。因此，要将输入配置为模拟引脚，我们使用didr0寄存器，它代表数字输入禁用寄存器。不幸的是，并非每个引脚都具有模拟输入的能力，因此请务必注意带有标签adcx的引脚。例如，引脚23至28是atmega168上的模拟输入引脚。
配置adc模块
配置adc的最后阶段包括打开adc，设置预缩放器时间以及确定adc的参考值。
通过将adcsra寄存器中的aden位置1来打开adc模块。
在大多数情况下，预缩放器不是太重要了，为了简单起见，我们将预缩放器设置为其最大值（设置adcsra寄存器中的所有adpsx位）。
atmega168上的adc可以介于0v和某个参考电压之间，通常设置为vcc。由于大多数电路都是这种情况，我们需要将aref引脚连接到也接地的电容，我们还需要将refsx位设置为使用avcc作为参考。
使用adc
使用adc非常简单。选择将从中取出模拟读数的通道，然后，为了开始转换，adsc位（在adcsra中找到）将打开。转换完成后，adc硬件会自动清零adsc位。
通过设置admux寄存器中的相应多路复用器位mux3-mux0来选择要读取的模拟引脚。
软件示例
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/*
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*
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*/
#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）
{
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while（adcsra & （1 《《 adsc））;
if（adch 》 trigpoint）
{
// turn led on
portd = portd | （1 《《 pd0）;
}
else
{
// turn led off
portd = portd & ~（1 《《 pd0）;
}
}
}
结论
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