目標(biāo)：ADC的理解

• ADC簡介

ADC（analog to digital converter）也稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是指一個將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量疙剑。（A:模擬信號，D:數(shù)字信號）蚁滋，ADC就是起到把連續(xù)的信號用離散的數(shù)字表達(dá)出來的作用冯事。

模擬量：就是指變量在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的量焦匈，也就是在一定范圍內(nèi)可以取任意值。比如日常使用的卷尺昵仅，它總長是1米缓熟，我既可以抽出來0.5米，也可以抽出來0.22555....米摔笤，在1米范圍內(nèi)任意取够滑。

數(shù)字量：而我們用的米尺上被我們?nèi)藶榈淖錾狭丝潭确枺績蓚€刻度之間的間隔是1mm吕世，這個刻度實際上就是我們對模擬量的數(shù)字化彰触，由于有一定的間隔，不是連續(xù)的命辖，所以在專業(yè)領(lǐng)域里我們稱之為離散的况毅。

• ADC的主要技術(shù)指標(biāo)：
  1.ADC的位數(shù)

一個n位的ADC表示這個ADC共有2的n次方個刻度。8位的ADC尔艇，輸出的是從0到255一共256個數(shù)字量尔许，也就是2的8次方個數(shù)據(jù)刻度。

2.基準(zhǔn)源

基準(zhǔn)源终娃，也叫基準(zhǔn)電壓味廊，是ADC的一個重要指標(biāo)，要想把輸入ADC的信號測量準(zhǔn)確棠耕，那么基準(zhǔn)源首先要準(zhǔn)余佛，基準(zhǔn)源的偏差會直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)換結(jié)果的偏差。就像那根卷尺窍荧，被火烤了熱漲冷縮變長了衙熔，自然誤差變大了。

3.分辨率

分辨率是數(shù)字量變化一個最小刻度時搅荞，模擬信號的變化量红氯，定義為滿刻度量程與2n-1的比值。5.10V的電壓系統(tǒng)咕痛，使用8位的ADC進行測量痢甘，那么相當(dāng)于0到255一共256個刻度，把5.10V平均分成了255份茉贡，那么分辨率就是5.10/255 = 0.02V塞栅。

4.INL(積分非線性度)和DNL(差分非線性度)

初學(xué)者很容易搞混分辨率和精度的關(guān)系，認(rèn)為分辨率越高精度就越高腔丧，實際上兩者沒有必然的關(guān)系放椰，如下圖分辨率一樣但下面的精度明顯不如上面的

精度比較

INL：指ADC器件在所有的數(shù)值上對應(yīng)的模擬值，和真實值之間誤差最大的那一個點的誤差值砾医，是ADC最重要的一個精度指標(biāo)拿撩，單位是LSB。

一個基準(zhǔn)為5.10V的8位ADC如蚜，它的分辨率就是0.02V压恒，用它去測量一個電壓信號，得到的結(jié)果是100错邦，那么它的電壓就是100*0.02=2v探赫，假設(shè)它的INL是1LSB，那么我們得到的真實電壓應(yīng)該在1.98---2.02之間,數(shù)字是99---101.

DNL：表示的是ADC相鄰兩個刻度之間最大的差異撬呢，單位是LSB伦吠。一把分辨率是1毫米的尺子，相鄰的刻度之間并不都剛好是1毫米魂拦，而總是會存在或大或小的誤差讨勤。同理，一個ADC的兩個刻度線之間也不總是準(zhǔn)確的等于分辨率晨另，也是存在誤差，這個誤差就是DNL谱姓。

一個基準(zhǔn)為5.10V的8位ADC借尿，假定它的DNL是0.5LSB，那么當(dāng)它的轉(zhuǎn)換結(jié)果從100增加到101時屉来，理想情況下實際電壓應(yīng)該增加0.02V路翻，但DNL為0.5LSB的情況下實際電壓的增加值是在0.01～0.03之間。

5.轉(zhuǎn)換速率

轉(zhuǎn)換速率茄靠，是指ADC每秒能進行采樣轉(zhuǎn)換的最大次數(shù)茂契，單位是sps（或s/s、sa/s慨绳，即samples per second）,而完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時間（包括穩(wěn)定時間）掉冶，則是轉(zhuǎn)
換速率的倒數(shù)。

• ADC轉(zhuǎn)換原理
  1.逐次逼近式

  
  
  逐次逼近式

比如逐次逼近寄存器里面有一位數(shù)據(jù)脐雪，先經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器變模擬量變成V₀厌小，然后比較器與V_i比較如果V₀<V_i則數(shù)據(jù)留下，如果大于則清除數(shù)據(jù)即清0战秋，待8位滿了璧亚，就又通過邏輯控制電路回到逐次寄存器又轉(zhuǎn)入緩沖寄存器

2.雙積分式

雙積分式

一開始開關(guān)打在V_IN上，積分器輸出在時間T內(nèi)上升脂信，輸入電壓越高則越高癣蟋，然后開關(guān)打在標(biāo)準(zhǔn)電壓上透硝，積分器輸出電壓開始下降，之前的電壓越高則下降到0所需的時間越長

• XPT2046簡介

  
  
  XPT2046
  
  

  XPT2046常有兩種裝接方式疯搅，單片機上都有濒生，關(guān)鍵還是看引腳功能。XPT2046還經(jīng)常用在觸摸屏上

  
  
  引腳功能

A2,A1,A0的組合是通道選擇位秉撇，+IN標(biāo)記表明該端口被選中

模式

有單端模式和差分模式甜攀，單端模式就是日常接些，光敏傳感器什么的琐馆，差分用于觸摸屏规阀。

控制位命令

該控制位命令是傳入DIN的，低四位和最高位可以保持不變瘦麸，就變A2谁撼，A1，A0來進行通道選擇看是連哪個傳感器來決定

時序圖

模塊電路

里面的X+就是引腳表的XP（X-PlUS）,X-就是XN（X-NO）

如果要檢測轉(zhuǎn)換電位器模擬信號滋饲，控制字命令寄存器值為0X94或者0XB4.
如果要檢測轉(zhuǎn)換熱敏電阻模擬信號厉碟，控制字命令寄存器值為0XD4.
如果要檢測轉(zhuǎn)換光敏電阻模擬信號，控制字命令寄存器值為0XA4.
如果要檢測轉(zhuǎn)換AIN3通道上模擬信號屠缭，控制字命令寄存器值為0XE4.