51单片机-AD(模拟信号转数字信号)-实验()

介绍AD

AD转换(Analog to Digital Conversion,模数转换)是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。这个过程在各种电子设备中都非常重要,特别是在涉及传感器、音频信号、视频信号等需要进行数字化处理的领域。

个人理解:就是将连续变换的函数,以离散的形式表达出来,(如正弦波转方波)。一般情况下就是单通道的模拟信号,转多通道的数字信号!

AD转换的主要步骤:

  1. 采样

    • 对模拟信号在特定的时间间隔进行采样。采样率是每秒采集的样本数,通常以赫兹 (Hz) 为单位表示。根据采样定理(奈奎斯特定理),采样率必须至少是信号最高频率的两倍,以避免混叠效应。
  2. 量化

    • 将采样得到的连续信号幅度值转换为离散的数值。量化会产生一个误差,称为量化误差,因为模拟信号是连续的,而数字信号是离散的。
  3. 编码

    • 将量化后的离散幅度值用二进制数字表示,以便在计算机中进行处理或存储。编码的精度取决于使用的位数,位数越高,表示信号的精度越高。

示例:

假设我们有一个音频信号,采样率为 44.1kHz(即每秒采集 44100 个样本),并使用 16 位来表示每个采样点的幅度。AD转换会定期从模拟音频波形中采样,将每个样本的幅度值量化为 16 位的数字,并以二进制形式表示。

关键概念:

  • 采样率:决定了信号被捕获的频率。
  • 量化精度:决定了信号幅度的精度,位数越高,信号越精确。
  • 混叠:当采样率低于奈奎斯特频率时,高频信号会被错误地采样,导致失真。

通过AD转换,模拟信号可以被计算机处理或传输,从而应用在数字化处理任务中,如音频录制、图像处理、传感器数据采集等场景。

常见的的AD转化电路

通过驱动触摸屏的芯片来做AD(51单片机)

(自己查数据手册)

AD实验

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