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arduino使用内部基准源进行ADC采样

来源: 网络整理  作者: 佚名

ADC全称为Analog To Digital Converter,中文全称为模数转换器。其作用是把模拟量的电压值,转换为数字。

在前面的教程中我们使用过LM35温度传感器,这个传感器为一个模拟量传感器,给传感器VCC连接ocrobot mango(Arduino兼容板)板上5V,GND连接板子上GND,在Vout引脚会输出电压,从0V开始,每升高10mv电压代表着温度上升1℃,两者成线性关系。

线路连接图我也同样按照以前的接法,LM35的VCC接5V,GND接GND,VOUT接A0.


 

Arduino A0-A5口为ADC引脚,其分辨率为10位,也就是1024级,输出数值为0-1023,默认以输入电压作为基准电压。

对于一些场合,比如使用电池供电,因为在电量消耗过程中电压会不停变化,如果输入电压过高或者不准,就会导致参考基准不准,从而导致数值发生偏差。这时我们就可以采用内部基准源。

以LM35温度传感器为例:
首先我们使用USB线连接ocrobot mango(Arduino兼容板),用USB供电,下载下面代码。


[pre lang="arduino" line="1"]/*
作者:极客工坊-迷你强
时间:2012年9月11日
IDE版本号:1.0.1
发布地址:www.geek-workshop.com
作用:使用arduino模拟口测量室内温度

*/
void setup() {
   Serial.begin(9600);         //使用9600速率进行串口通讯
}

void loop() {

  int n = analogRead(A0);    //读取A0口的电压值

  double vol = n * (5 / 1024.0*100);   //使用双精度浮点数存储温度数据,温度数据由电压值换算得到

  Serial.println(vol);                   //串口输出温度数据
  delay(2000);                           //等待2秒,控制刷新速度
}
[/pre]

我们使用万用表同步测试5V端口(默认的基准电压从这里采集)的供电电压,万用表显示为5.03V。

 

代码下载好以后,我们使用串口监视器查看返回来的温度数值,数值显示当前温度在27.34℃左右。

 

然后我们使用外接电源从DC口供电,这时USB供电就会被自动切断,换用外置供电稳压后的电源给系统供电,万用表上数值显示当前电压为5.11V。

 

然后我们重新打开串口监视器,返回的数值显示当前温度在26.86设置度左右。

 

下面调用内部1.1V基准来试试看从LM35读取的温度数值。把下面代码下载,然后打开串口监视器。

[pre lang="arduino" line="1"]/*
作者:极客工坊-迷你强
时间:2012年9月11日
IDE版本号:1.0.1
发布地址:www.geek-workshop.com
作用:使用arduino模拟口测量室内温度

*/
void setup() {

  Serial.begin(9600);         //使用9600速率进行串口通讯
  analogReference(INTERNAL); //调用板载1.1V基准源
}

void loop() {

  int n = analogRead(A0);    //读取A0口的电压值

  double vol = n * (1.1 / 1024.0*100);   //使用双精度浮点数存储温度数据,温度数据由电压值换算得到

  Serial.println(vol);                   //串口输出温度数据
  delay(2000);                           //等待2秒,控制刷新速度
}
[/pre]

我这里返回的结果如下,显示当前温度为28.25℃左右。

 

本次使用三种不同方法,同一温度传感器得到不同数值。

  • 使用外置电源供电误差最大,其供电电压为5.11V,偏离5V电压2.2%。
  • 使用USB供电稍微好一点,但是供电电压为5.03V,偏离5V电压0.6%。
  • 调用内部1.1V基准源,经过批量采样,1.1V内部基准源的平均误差范围在1.22%左右,最高达到2.2%。

在5V量程下,Arduino ADC的采样精度是10位也就是1024级,最小分辨率为5/1024=0.0048828125 V=4.8828125 mV

在1.1V内部基准源量程下,Arduino ADC的采样精度是10位,最小分辨率为1.1/1024=0.00107421875 V=1.07421875 mV

LM35是每10mV代表1℃,在5V量程下,分辨率接近0.5度,1.1V量程下分辨率接近0.1度。

通过以上分析换算,这次使用USB供电时,基准源误差相对于其他更小一些,USB供电温度更接近真实温度,但是当供电环境不稳定时,内部基准源就发挥作用了~如果进一步要求更高级精度,那么就需要使用精密外部基准源。基准误差越小,ADC的精度也就越高,根据需求环境选用合适的基准源在各种制作中也是很重要的一个环节。

Tags:基准
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