NodeMCU ESP8266 操作ADC读取外部模拟信号教程详解

2023-11-01 03:20

本文主要是介绍NodeMCU ESP8266 操作ADC读取外部模拟信号教程详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

大纲

文章目录

  • 前言
  • 原理介绍
  • 准备知识
    • ADC分辨率
    • 输入电压范围
    • Analog Pin
  • 电路搭建
  • 示例代码
  • 结论

前言

NodeMCU ESP8266 上有一个引脚可以快速采集模拟信号,并将其转成数字信号。

这就是我们经常听到的模数转换器(ADC, Analog-to-Digital Converter ),今天我们将介绍如何使用NodeMCU ESP8266上的ADC进行模拟信号的采集。

原理介绍

什么是ADC?在真实的世界中,到处都是模拟信号,比如声波,水波,电流,这些都是模拟信号,而在计算机世界里,如果需要处理这些数据,就需要进行量化。

在计算机中是识别01的数字信号,这里1是逻辑高电平,0是逻辑低电平。

对于模拟电信号,这里就需要ADC将模拟信号转换成计算机可以识别的逻辑数字信号。具体如下所示;

ADC的原理比较复杂,由于篇幅原因,这里不予介绍。

准备知识

在使用ADC之前,有一些相关的概念和术语,我们需要提前了解,在NodeMCU ESP8266 12-E 中,会经常提到这些术语:

  • ADC 的概念;
  • TOUT;
  • A0引脚;
  • Analog Pin 0;

下面我们会进行相关知识的介绍;

ADC分辨率

ESP8266 中的 ADC 具有 10 位分辨率,因为在微控制器或者计算机系统中,以二进制进行计算,10位相当于2的10次幂,10 位分辨率意味着输出值的范围为 0 到 1023。具体如下所示;

输入电压范围

ESP8266芯片内部的ADC的电压输入范围0V~1V,不过一般开发板上都集成了电阻进行分压,所以输入范围可以到0~3.3V

这一点需要慎重,输入电压过高会直接烧毁芯片。

这里有个简单的办法去反推输入电压的范围。

设置1V的输入电压,然后读取ADC的值大小;

  • 如果ADC的值接近1023,则输入电压的范围是0V~1V
  • 如果ADC的值接近310,则输入电压的范围是0V~3.3V

Analog Pin

Analog Pin是模拟输入的引脚,在NodeMCU ESP8266 12-E开发板上可以非常轻松地将这个引脚使用起来,这里已经用插针引出,是A0引脚,具体如下所示;

电路搭建

在搭建电路之前,我们在这里先列一下所需要的清单,具体如下;

  • NodeMCU ESP8266开发板;
  • 电位器;
  • 100Ω电阻,220Ω电阻;
  • 面包板;
  • 跳线;

因为前面提到过输入电压的范围,保险起见,我们在面包板上用220Ω和100Ω搭建一个分压器,这样保证输入的电压范围在0到1V之间,避免烧毁芯片;

这里大致可以计算出分压的值,具体公式如下所示;
V O U T = R 2 R 1 + R 2 V_{OUT} = \cfrac{R_2}{R_1+R_2} VOUT=R1+R2R2

示例代码

这里简单写一个代码进行ADC的测试,具体如下所示;

const int analogInPin = A0;  // ESP8266 Analog Pin ADC0 = A0int sensorValue = 0;  void setup() {// initialize serial communication at 115200Serial.begin(115200);
}void loop() {// read the analog in valuesensorValue = analogRead(analogInPin);// print the readings in the Serial MonitorSerial.print("sensor = ");Serial.print(sensorValue);delay(1000);
}
  1. 首先,开发板的ADC引脚是A0,这个在前面已经介绍过,所以我们定义一个变量保存ADC引脚;

    const int analogInPin = A0; 
    
  2. 输入的电压值会随着电位器旋转而变化,实际上改变的是分压的大小;

    int sensorValue = 0;
    
  3. 初始化串口,将传感器的数值上传到PC,方便观察实验结果;

    void setup() {Serial.begin(115200);
    }
    
  4. 最后在循环里,不断读取ADC的值,并通过串口发送到PC进行打印;

    void loop() {// read the analog in valuesensorValue = analogRead(analogInPin);// print the readings in the Serial MonitorSerial.print("sensor = ");Serial.print(sensorValue);delay(1000);
    }
    

最终的实验结果,先旋转电位器,这时候观察串口上报的ADC值,发现随着电位器的旋转,输入电压的变化,ADC值也发生了变化,具体如下所示;

结论

本文介绍了使用 NodeMCU ESP8266 开发板的 ADC 进行模拟信号采集的教程。简单介绍 ESP8266EX SoC 中 ADC 的一些重要规格、ADC 的输入电压范围、如何使用分压器来扩展输入电压范围、以及 ESP8266 ADC 采集信号的演示,并在串行监视器上打印输出值。

这篇关于NodeMCU ESP8266 操作ADC读取外部模拟信号教程详解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/320109

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