单片机程序设计实验：AD转换与数据采集，揭秘单片机感知物理世界的秘密

# 1. 单片机AD转换原理与技术

**1.1 AD转换概述**

AD转换（模数转换）是一种将模拟信号（连续变化的电信号）转换为数字信号（离散的二进制数据）的过程。在单片机系统中，AD转换器（ADC）负责执行此任务。

**1.2 ADC工作原理**

ADC通过采样模拟信号并将其量化为一系列离散的电压等级来工作。通过比较模拟信号与内部参考电压，ADC将模拟信号转换为数字代码。转换精度取决于ADC的分辨率，以位数表示，例如 8 位、10 位或 12 位。

# 2. 单片机AD转换实验实践

### 2.1 AD转换硬件电路设计

#### 2.1.1 电路原理图和元器件选型

**电路原理图**

**元器件选型**

| 元器件 | 型号 | 参数 |
|---|---|---|
| 单片机 | STM32F103C8T6 | 32位ARM Cortex-M3内核 |
| AD转换器 | ADC0808 | 8位分辨率，0-5V输入范围 |
| 电阻 | R1=10kΩ，R2=1kΩ | 分压电阻 |
| 电容 | C1=100nF | 去耦电容 |

#### 2.1.2 电路仿真和调试

**仿真**

使用Proteus仿真软件对电路进行仿真，验证电路功能是否正常。

**调试**

1. 检查电源和地线连接是否正确。
2. 检查ADC转换器与单片机连接是否正确。
3. 检查分压电阻和去耦电容是否安装正确。
4. 上电后，使用示波器测量ADC转换器的输出电压，观察是否符合预期。

### 2.2 AD转换软件编程

#### 2.2.1 AD转换寄存器配置

**寄存器配置**

// 使能ADC时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;

// 配置ADC通道
ADC1->SQR1 |= ADC_SQR1_L_0;

// 配置ADC采样时间
ADC1->SMPR2 |= ADC_SMPR2_SMP_0_0 | ADC_SMPR2_SMP_0_1;

// 配置ADC转换模式
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CONT;

// 使能ADC转换
ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;

**参数说明**

| 参数 | 说明 |
|---|---|
| RCC_APB2ENR_ADC1EN | 使能ADC1时钟 |
| ADC_SQR1_L_0 | 选择通道0为ADC转换通道 |
| ADC_SMPR2_SMP_0_0 | 设置通道0的采样时间为28.5个时钟周期 |
| ADC_SMPR2_SMP_0_1 | 设置通道0的采样时间为142.5个时钟周期 |
| ADC_CR2_CONT | 连续转换模式 |
| ADC_CR2_ADON | 使能ADC转换 |

#### 2.2.2 AD转换中断处理

**中断处理函数**

void ADC1_IRQHandler