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【花雕学编程】Arduino动手做(232)---使用ESP32-S3 N16R8 CAM的ADC功能来读取电位器的电压值 简单

头像 驴友花雕 2024.09.28 6 0

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电位器模块是一种常用的电子元件,用于调节电路中的电压或电流。

1、可调电阻:电位器模块的核心是一个可变的电阻体,通过旋转或滑动触点改变电阻值,从而调节电路中的电压或电流。

2、应用场景:电位器模块常用于需要连续调节的场合,如模拟电路、音频调节、音量控制、亮度调节等。

3、结构组成:电位器通常由一个电阻体、一个转动或滑动系统以及三个引出端组成。其中两个固定端和一个可移动的电刷或触点。

4、调节原理:电位器通过移动触点在电阻体上的位置来改变电阻值。当电阻体的两个固定触点之间外加电压时,通过转动或滑动触点改变其在电阻体上的位置,从而获得与触点位置成一定关系的电压输出。

5、数字电位器:数字电位器是一种集成电路,通过数字接口控制,实现与机械式电位器相似的功能,但没有活动部件。数字电位器常用于需要精确控制或非易失性存储调节位置的应用。

在Arduino等微控制器平台上,电位器模块可以直接连接到模拟输入引脚,通过模拟数字转换器(ADC)读取其模拟值,并用于各种控制和调节应用。

 

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知识点:ADC 
ADC(模数转换器)是将模拟信号转换为数字信号的关键组件,广泛应用于各种电子设备中。
1、工作原理:
ADC的主要功能是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。这个过程包括三个步骤:采样、量化和编码。采样是以固定的时间间隔获取模拟信号的值,量化是将这些值映射到固定的离散级别,编码则是将量化后的值转换为数字格式。
2、类型:
常见的ADC类型包括逐次逼近型(SAR)、积分型、流水线型和Σ-Δ型。逐次逼近型ADC速度适中,精度较高,广泛应用于中等速度和精度要求的场合。积分型ADC抗噪声能力强,但速度较慢。流水线型ADC速度快,但功耗大。Σ-Δ型ADC适用于高精度应用,尤其是在音频和传感器数据采集中。
3、性能参数:
关键性能参数包括分辨率、采样率、信噪比(SNR)、总谐波失真(THD)等。分辨率决定了ADC能区分的最小电压变化,通常以位(bits)表示。采样率是每秒采样的次数,影响信号的还原精度。信噪比和总谐波失真则反映了ADC的精度和线性度。
4、应用场景:
ADC广泛应用于音频处理、传感器数据采集、通信系统、医疗设备等领域。例如,在音频处理器中,ADC将麦克风捕捉的模拟声音信号转换为数字信号进行处理和存储。
5、设计考虑:
在设计ADC系统时,需要考虑电源噪声、参考电压稳定性、输入信号的带宽和阻抗匹配等因素。良好的设计可以提高ADC的精度和可靠性。

我们的ADC在ESP32-S3上的范围是12位,这意味着分辨率是2 ^ 12 = 4096,它表示一个范围 (在3.3V) 将被平均分成4096 。

 

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第1小节: 0V---3.3/4095 V的模拟范围对应于数字0; 
第2小节: 3.3/4095 V---2 * 3.3/4095 V的模拟范围对应于数字1;…… 以下模拟将相应地划分。

换算公式如下:

 

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ESP32-S3 
ESP32-S3上的ADC具有两个数字模拟转换器,具有12位精度的连续近似值,并且总共20个引脚可用于测量模拟信号。GPIO引脚序列号和模拟引脚定义如下表所示。

 

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模拟引脚号也在ESP32-S3的代码库中定义。例如,您可以在代码中将GPIO1替换为A0。

 

Arduino实验接线示意图

 

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  【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
  实验二百三十二:ESP32-S3 WROOM N16R8 CAM开发板WiFi+蓝牙模块
  OV2640/5640摄像头模组
 {花雕动手做}项目之二十:使用ESP32-S3 N16R8 CAM的ADC功能来读取电位器的电压值

实验开源代码

 

代码
/*
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  {花雕动手做}项目之二十:使用ESP32-S3 N16R8 CAM的ADC功能来读取电位器的电压值
*/

#define PIN_ANALOG_IN  1 // 定义模拟输入引脚为1

void setup() {
  Serial.begin(115200); // 初始化串口通信,波特率为115200
}

void loop() {
  int adcVal = analogRead(PIN_ANALOG_IN); // 读取模拟输入引脚的ADC值
  double voltage = adcVal / 4095.0 * 3.3; // 将ADC值转换为电压值(假设ADC分辨率为12位,参考电压为3.3V)
  Serial.printf("ADC Val: %d, \t Voltage: %.2fV\r\n", adcVal, voltage); // 打印ADC值和电压值到串口监视器
  delay(200); // 延迟200毫秒
}

代码解读:
1、定义模拟输入引脚:
#define PIN_ANALOG_IN  1:定义模拟输入引脚为1。

2、初始化串口通信:
Serial.begin(115200):在setup函数中初始化串口通信,波特率为115200。

3、读取ADC值:
int adcVal = analogRead(PIN_ANALOG_IN):在loop函数中读取模拟输入引脚的ADC值。

4、计算电压值:
double voltage = adcVal / 4095.0 * 3.3:将ADC值转换为电压值。假设ADC分辨率为12位(0-4095),参考电压为3.3V。

5、打印结果:
Serial.printf("ADC Val: %d, \t Voltage: %.2fV\r\n", adcVal, voltage):将ADC值和电压值打印到串口监视器。

6、延迟:
delay(200):延迟200毫秒,然后重复上述步骤。

 

实验串口返回情况

 

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实验串口绘图器返回情况

 

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实验场景图 

 

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