Arduino 寄存器（ADC）

最新推荐文章于 2025-04-28 23:28:44 发布
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分类专栏： Arduino寄存器编程 文章标签： arduino
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Wxx_Combo/article/details/113944716
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本文介绍了Arduino ADC的转换时间、过程以及相关寄存器，包括Multiplexer Selection Register和Control and Status Register A。通过示例展示了如何开启不同通道并设置预分频系数。此外，还探讨了Arduino Nano内置温度测量，利用ADC8和1.1V基准电压进行温度读取。最后提供了寄存器读取代码，并提示更详细的ADC内容可参考ATMEGA328P数据手册。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

说明：Arduino Nano（ATMEGA328P）；10位ADC（0~1023）
附：Arduino Nano 内置温度测量（ADC8）

文章目录

1.ADC转换时间

在这里插入图片描述

2.转换过程（举例）

在这里插入图片描述
1.开始转换（ADSC置1）
2.MUX和REFS更新
3.样本保存（保存期间不会改变）
4.ADC转换
5.更新MUX和REFS

另外还有两种，相比差距不大

3.多路复用器选择寄存器（Multiplexer Selection Register）

在这里插入图片描述
1.前两位（REFS1和REFS0）用来选着参考电压

REFS1 REFS0 基准电压
0 0 AREF
0 1 AVCC
1 0 保留
1 1 内部1.1V基准电压

2.第3位用来选择数据保存方式
在这里插入图片描述
3.后四位选择ADC通道

MUX3、2、1、0 ADC通道
0000 ADC0
0001 ADC1
0010 ADC2
0011 ADC3
0100 ADC4
0101 ADC5
0110 ADC6
0111 ADC7
1000 ADC8(内部温度测量)

4.控制状态寄存器 A（Control and Status Register A）

在这里插入图片描述
1.第一位进行ADC使能
2.第二位表示开始转换
3.第三位进行ADC触发使能
4.第四位被置1，表示转换完成
5.第四位被置1，表示触发转换完成
6.后三位选择预分频系数
在这里插入图片描述

5.相关其他寄存器

  • 控制和状态寄存器 B（用作选择触发模式和比较器）
  • 数字输入禁用寄存器 0

暂时没有用到，后期用到再补充

以上寄存器讲完，开始代码：

6.程序示例

示例1

开启ADC2，使用AVCC基准源，8倍预分频

void setup(){
   
  Serial.begin(9600)
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<think>好的，我现在需要回答用户如何在Arduino中设置ADC采样频率的问题。首先，我要回忆一下Arduino的ADC工作原理和相关设置。根据用户提供的引用内容，比如引用[1]提到Arduino的ADC使用逐次逼近法，而引用[3]提到RP2040可能需要通过SPI或I2S与ADC通信。不过用户的问题可能更针对常见的Arduino板子，比如基于AVR的型号，比如Uno。 首先，Arduino的ADC采样频率通常由时钟分频器控制。AVR微控制器的ADC时钟频率通常在125kHz左右时转换效果最佳，而主频为16MHz的情况下，分频系数设置会影响实际采样率。例如，默认情况下，Arduino可能使用分频系数128，导致ADC时钟为16MHz/128=125kHz，每个转换需要13个时钟周期，因此采样率约为125kHz /13 ≈ 9600Hz。如果用户想提高采样率，就需要调整分频系数，比如改为分频16，这样ADC时钟变成1MHz，采样率约为1MHz/13≈76.9kHz，但可能超出ADC的最佳工作频率，导致精度下降。 接下来，我需要查阅如何修改分频系数的寄存器设置。AVR的ADCSRA寄存器中的ADPS位用来设置分频系数。例如，设置ADPS2、ADPS1、ADPS0为不同的组合，可以得到不同的分频值。比如，ADPS2:0 = 001代表分频2，ADPS=010代表分频4，依此类推，直到ADPS=111代表分频128。用户需要修改这些位来改变分频系数，从而调整采样频率。 另外，用户可能需要知道如何通过代码修改这些寄存器。例如，在setup函数中，通过位操作清除原有的分频设置，并设置新的分频值。比如，将ADCSRA寄存器中的ADPS2、ADPS1、ADPS0位设置为001，对应分频2，这样ADC时钟为16MHz/2=8MHz，但这时可能超过了ADC的最佳频率范围，导致转换结果不准确。因此，需要提醒用户权衡速度与精度。 此外，用户可能还想了解其他方法，比如使用外部ADC模块（如引用3提到的更高位数的ADC）或者利用I2S接口（如引用2提到的I2S控制ADC采样）来提高采样率或精度。但针对Arduino内置ADC的设置，重点还是调整分频系数。 总结步骤应该是：确定当前分频设置，计算所需分频系数，修改ADCSRA寄存器中的ADPS位，然后测试实际采样率。同时需要注意，过高的时钟可能影响精度，所以需要根据具体应用调整。 最后，生成相关问题，比如如何权衡采样率与精度，如何通过外部模块提高采样率，或者如何验证实际的采样频率是否正确。</think>### 如何设置Arduino的ADC采样频率？ 在Arduino中，ADC（模数转换器）的采样频率通常由其时钟分频器控制。通过调整ADC时钟的分频系数，可以间接改变采样率。以下是具体步骤和原理： --- #### 1. **ADC时钟分频原理** Arduino的ADC转换时间由ADC时钟频率决定。以常见的AVR微控制器（如ATmega328P）为例，其ADC时钟默认分频系数为128，计算公式为： $$ \text{ADC时钟频率} = \frac{\text{系统时钟频率}}{\text{分频系数}} $$ 例如，系统时钟为16MHz时，默认ADC时钟为： $$ \frac{16\text{MHz}}{128} = 125\text{kHz} $$ 每个ADC转换需要13个时钟周期，因此采样率约为： $$ \frac{125\text{kHz}}{13} \approx 9600\text{Hz} $$ --- #### 2. **调整分频系数** 通过修改ADC控制寄存器`ADCSRA`中的`ADPS2:0`位，可调整分频系数： - **分频系数与采样率对照表**： | ADPS2 | ADPS1 | ADPS0 | 分频系数 | ADC时钟（16MHz系统） | 采样率（近似） | |-------|-------|-------|----------|-----------------------|----------------| | 0 | 0 | 1 | 2 | 8MHz | 615kHz | | 0 | 1 | 0 | 4 | 4MHz | 307kHz | | 0 | 1 | 1 | 8 | 2MHz | 153kHz | | 1 | 0 | 0 | 16 | 1MHz | 76.9kHz | | 1 | 0 | 1 | 32 | 500kHz | 38.5kHz | | 1 | 1 | 0 | 64 | 250kHz | 19.2kHz | | 1 | 1 | 1 | 128 | 125kHz | 9.6kHz | - **代码示例**（将分频系数设为16）： ```cpp void setup() { ADCSRA &= ~(bit(ADPS2) | bit(ADPS1) | bit(ADPS0)); // 清除原有分频设置 ADCSRA |= bit(ADPS2); // 设置分频系数为16（ADPS2=1, ADPS1=0, ADPS0=0） // 其他初始化代码... } ``` --- #### 3. **注意事项** - **精度与速度的权衡**：提高采样率会降低ADC精度。例如，当ADC时钟超过1MHz时（分频系数≤8），转换结果可能不稳定[^1]。 - **外部ADC模块**：如需更高采样率或精度，可选用外置ADC（如16位ADS1115）并通过I2C/SPI通信[^3]。 - **实际测试**：使用定时器中断或示波器验证实际采样率是否匹配理论值。 --- ###
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