嵌入式实验---实验八 ADC电压采集实验

一、实验目的

1、掌握STM32F103ADC电压采集程序设计流程；

2、熟悉STM32固件库的基本使用。

二、实验原理

1、使用STM32F103R6采集可变电阻上的电压信号，并通过计算把当前ADC转换值和电压值显示在LCD1602液晶屏上；

2、对照电压表读数，验证ADC的准确性。

三、实验设备和器材

电脑、Keil uVision5软件、Proteus 8 Professional软件

四、实验内容和步骤

4.1 代码开发

按照书本中实验流程在Keil中完成ADC电压采集实验的代码开发；

4.2 原理图设计

在Proteus中完成原理图的设计，如图9所示。

图9 ADC电压采集实验原理图

五、实验记录和实验结果

5.1 实验效果记录（附照片即可）

5.2 实验效果说明

仿真运行后，U1就能对PA1引脚的模拟电压进行A/D转换，A/D转换值显示于液晶屏的第一行，换算后的电压值显示在液晶屏的第二行。可多次修改RV2的电位百分比，获得不同的电压值。仿真结果表明，换算后电压值与电压表的测量值是一致的。

六、实验预习要求

1. 实验前认真阅读本实验指导；
2. 熟悉书本中相关操作及相关器件。
3. 完成5.1和5.2内容。

七、思考题

1. ADC的功能是什么

1. 信号采样：ADC负责对模拟信号进行离散采样，即在连续时间内定期获取信号的快照。

1. 量化：采样后，ADC将连续的模拟信号值转换为相应的离散数值（数字信号）。这个过程称为量化，它将模拟信号的连续范围映射到有限的离散值集合中。

1. 编码：ADC将量化后的信号值转换为数字形式，通常使用二进制编码。编码的位数决定了ADC的分辨率，即能够区分模拟信号中细微变化的能力。

1. 输出数据：转换完成后，ADC将数字化的信号以并行或串行方式输出，供后续数字处理器、微控制器或其他数字电路使用。

1. 精度控制：ADC的性能通常由其分辨率、采样速率、信噪比（SNR）、非线性误差等参数决定。精度高的ADC能够更准确地转换模拟信号，并提供更清晰的数字表示。

2、ADC功能的应用具有什么意义

1. 数据采集与处理：ADC用于从各种模拟传感器（如温度、压力、光线等）中获取数据。这些传感器通常输出模拟信号，通过ADC转换为数字信号后，可以在微控制器或处理器中进行分析、控制和决策。例如，工业自动化中的传感器网络、医疗设备中的生理参数监测等。

1. 通信系统：在通信系统中，ADC将模拟的射频信号（如无线电信号）转换为数字信号，以便数字信号处理器（DSP）进行解调、解码和数据处理。这种应用广泛用于无线电、卫星通信、雷达等领域。

1. 音频处理：音频设备中常用ADC将模拟音频信号（如麦克风或音乐信号）转换为数字形式，以便数字音频处理器（如DSP）进行后续处理，如滤波、均衡、混响等。数字音频信号还可以进行存储和传输，如MP3音乐播放器、语音识别系统等。

1. 图像处理：在数字摄像机和图像传感器中，ADC将模拟图像数据转换为数字格式，便于后续图像处理和存储。这在数码相机、视频监控系统、医学成像设备中都有广泛应用。

1. 精确测量与控制：ADC能够以高精度和高速度对模拟信号进行转换，用于科学仪器、工业自动化、精密仪器等领域的精确测量和控制。例如，机械控制系统中的位置传感器、实验室中的数据采集系统等。

1. 节省成本与空间：使用ADC可以减少模拟信号处理电路的复杂性和成本，因为数字信号处理通常更容易实现、更灵活，而且数字信号可以更方便地进行存储、传输和处理。