单片机C语言ADC和DAC：模拟信号转换、ADC和DAC配置，连接模拟和数字世界

# 1. 单片机C语言ADC和DAC概述

单片机中的ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）是两个重要的外设模块，负责将模拟信号和数字信号进行相互转换。

ADC通过采样和量化模拟信号，将其转换为数字信号，使单片机能够处理和存储模拟数据。DAC则相反，它将数字信号转换为模拟信号，使单片机能够控制外部模拟设备。

ADC和DAC在单片机系统中广泛应用于各种场景，如数据采集、控制系统、传感器接口等。理解ADC和DAC的工作原理和配置方法对于单片机开发至关重要。

# 2. ADC原理与配置

### 2.1 ADC基本原理

#### 2.1.1 模数转换的基本概念

模数转换器（ADC）是一种将模拟信号（连续时间、连续幅度）转换为数字信号（离散时间、离散幅度）的电子器件。ADC的转换过程包括采样和量化两个步骤。

#### 2.1.2 ADC的采样和量化

**采样**：ADC通过采样保持电路对模拟信号进行周期性采样，将连续时间信号转换为离散时间信号。采样频率决定了ADC的采样速率，单位为赫兹（Hz）。

**量化**：ADC将采样后的模拟信号量化成有限个离散值，即数字信号。量化位数决定了ADC的分辨率，单位为位（bit）。分辨率越高，ADC能够区分的模拟信号幅度越小。

### 2.2 单片机ADC配置

#### 2.2.1 ADC寄存器结构

单片机ADC通常包含以下寄存器：

- **ADC控制寄存器 (ADCCON)**：控制ADC的采样模式、采样时间、转换时钟等参数。
- **ADC转换结果寄存器 (ADCRES)**：存储转换后的数字信号。
- **ADC中断寄存器 (ADCCON)**：控制ADC中断的使能和触发条件。

#### 2.2.2 ADC配置步骤

以下是一般单片机ADC配置步骤：

1. **设置ADC控制寄存器 (ADCCON)**：配置采样模式、采样时间、转换时钟等参数。
2. **启动ADC转换**：通过软件或硬件触发ADC转换。
3. **读取ADC转换结果寄存器 (ADCRES)**：获取转换后的数字信号。
4. **判断ADC转换是否完成**：通过ADC中断或轮询ADC状态寄存器判断转换是否完成。

**代码块：**

// ADC配置函数
void ADC_Config(void)
{
    // 设置ADC控制寄存器
    ADCCON = 0x84; // 连续采样模式，采样时钟为PCLK/4

    // 启动ADC转换
    ADCCON |= 0x04; // 启动ADC转换

    // 判断ADC转换是否完成
    while (!(ADCCON & 0x10)); // 轮询ADC状态寄存器，等待转换完成
}

**逻辑分析：**

该代码块配置了单片机ADC，使其以连续采样模式工作，采样时钟为PCLK/4。它还启动了ADC转换，并通过轮询ADC状态寄存器判断转换是否完成。

# 3.1 DAC基本原理

#### 3.1.1 数模转换的基本概念

数模转换器（DAC）是一种将数字信号转换为模拟信号的电子器件。与ADC相反，DAC执行相反的操作，将离散的数字值转换为连续的模拟信号。

DAC的基本工作原理是通过加权电阻网络将数字输入转换为模拟输出。每个数字输入位对应一个加权电阻，其值与位权成比例。当数字输入为高电平时，相应的加权电阻连接到参考电压，产生模拟输出。

#### 3.1.2 DAC的输出方式

DAC的输出方式主要有两种：

- **电压输出型DAC：**输出模拟电压信号，其幅度与输入数字值成正比。
- **电流输出型DAC：**输出模拟电流信号，其幅度与输入数字值成正比。

电压输出型DAC更常见，因为它们可以驱动各种负载，而电流输出型DAC通常用于需要高精度电流控制的应用中。

### 3.2 单片机DAC配置

#### 3.2.1 DAC寄存器结构

单片机中的DAC通常具有以下寄存器：

- **DAC数据寄存器（DACDR）：**存储要转换的数字值。
- **DAC控制寄存器（