QuecPython+ADC：ADC-模数转换+应用示例

移远通信

于 2025-03-28 09:51:54 发布

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分类专栏： QuecPython 文章标签： python ADC 物联网数模转换

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ADC 原理和常见用法

模拟信号指在时域上数学形式为连续的信号，不同时间点位置的信号值是连续变化的。所传达的信息是连续变化的物理量，如温度、湿度、压力、长度、电流等等。不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输。
数字信号指自变量和因变量都是离散的信号，可以理解为在时域和幅值上都是离散的，不连续的。数字信号在计算机中以二进制的方式进行存储。

以一个工作电压为3.3V的处理器为例，其工作过程中始终伴随着要么是0V（逻辑0），要么是3.3V（逻辑1）的矩形波电信号。物理世界中一个电压为1V的电信号，是不能直接被CPU识别到的，其必须由一个叫做ADC的器件，将其转换为数字信号后，方能被CPU识别。
ADC全称Analog-to-Digital Converter,即模拟至数字信号转换器，作用是将物理世界中计算机无法直接识别的模拟信号，转换为能够识别的二进制数字信号。
ADC的基本工作原理是采样和量化。首先，ADC对模拟信号进行采样，即在一定的时间间隔内测量模拟信号的值。然后，采样的模拟信号被量化，即将连续的模拟信号离散化为一系列离散的数字值。这些数字值通常使用二进制表示。

ADC的分辨率表示其能够量化模拟信号的精度，它是指ADC能够表示的离散数值的数量。分辨率通常以位（bit）为单位表示，例如8位、10位、12位等。因此，一个8位的ADC可以将输入范围分成2的8次方（256）个不同的离散级别，而一个12位的ADC可以将输入范围分成2的12次方（4096）个离散级别。较高的分辨率意味着ADC可以更精确地量化模拟信号。
ADC的采样率是指在一秒钟内进行采样的次数。采样率越高，得到的离散数字信号对真实模拟信号波形的还原度越高。根据奈奎斯特采样定理，采样率至少是待测量信号最大频率的2倍，才可能保证采样后的波形不失真。在实际应用中，采样频率往往高达待采样信号最大频率的10倍甚至更大。

ADC的输入电压范围指的是它能够接受的模拟信号的电压范围。它通常以电压表示，例如0V至5V或-5V至+5V。确保输入信号不超过ADC的输入范围，以避免信号失真或损坏。
ADC的触发方式通常分软件触发和硬件触发，软件触发当设置开始转换时ADC会立即启动转换，硬件触发则需要等待指定的外部事件发生时ADC才会启动转换。ADC广泛应用于各种领域，如数据采集、传感器接口、音频处理、通信系统等。它们是将模拟信号转换为数字信号的关键组件，使得模拟信号能够与数字系统进行交互和处理。

各平台ADC说明

ADC通常位于PMU上，位于Analog IP中，PMU的典型结构图如下：

应用场景

光敏传感器

准备材料：Quectel EC600U模组，光敏电阻(如GL5528)

原理：光敏电阻的电阻值随着光照强度的变化而变化。当光敏电阻受到光照时，其电阻值下降；当光照减弱或完全没有光照时，其电阻值增加，从而影响测试点的电压值。通过读取ADC电压值来计算出光敏电阻的阻值，再根据光敏电阻的光照强度和阻值关系可以知道光照的强弱。

硬件连接：如下图进行连接。R2为光敏电阻，R1为10K，根据具体光敏电阻参数选择R1的值，ADC port为测试点，连接到模组的ADC管脚。

本例程通过打印ADC测量的电压值和光敏电阻的阻值来观察不同光亮对光敏电阻的影响。

from misc import ADC
import utime 
import _thread

# unit as kΩ
def Voltage_to_Resistance(Volt):
    resistance = (10 * Volt)/(1000 - Volt)
    return resistance

def Photoresistor_thread(delay, retryCount):
    	# creat a adc device
    	AdcDevice = ADC()
    	while retryCount:
            retryCount = retryCount - 1
            # get ADC.ADC0 value
            adcvalue = AdcDevice.read(ADC.ADC0)
            print("get ADC.ADC0 Voltage value as {0}mv".format(adcvalue))
            # Converted to resistance
            resistance = Voltage_to_Resistance(adcvalue)
            print("Photoresistor resistance as {0}Ω".format(resistance * 1000))
            utime.sleep(delay)
    	pass
    	
if __name__ == "__main__":
    	# creat a thread Convert ADC to Voltage
    	_thread.start_new_thread(Photoresistor_thread, (1, 10))
    	print("main thread has exit")