Arduino 的模擬功能：如何在您的下一個(gè)設(shè)計(jì)中使用這些模擬功能

　　在嵌入式設(shè)計(jì)方面無論您是專家還是新手，您都會(huì)充分體會(huì)到 Arduino 開放式硬件平臺(tái)的模擬輸入和輸出通道是如何讓您的項(xiàng)目與“現(xiàn)實(shí)世界”輕松相連的。 利用這些模塊您能輕松連接 MCU 的多通道輸入，能監(jiān)視電壓，讀取各種各樣的模擬傳感器或者采樣波形數(shù)據(jù)。

　　盡管 MCU 的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率和轉(zhuǎn)換速度相對(duì)來講不是很高，但也能很好地用于許多常見應(yīng)用——從照明或者電機(jī)控制到驅(qū)動(dòng)放大器的增益偏置。 本文將介紹 Arduino 模擬功能的基本軟硬件資源組成，并說明如何在您的下一個(gè)設(shè)計(jì)中使用這些資源。

　　如您還不熟悉 Arduino，請(qǐng)閱讀 TechZone 中《讓 Arduino 開源平臺(tái)為您的創(chuàng)造力插上翅膀》一文，進(jìn)行全面了解。

　　為模擬而生

　　Arduino 秉承讓數(shù)字技術(shù)輕松地運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中這一理念，推出 Arduino 硬件平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)將大多數(shù)模擬功能植入 Atmel 多功能 ATmega 8 位 MCU 系列。 在 Arduino 平臺(tái)上使用的所有 ATmega 變體均有一個(gè)片載多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）。 該 ADC 具有 10 位分辨率，能以 0 到 1023 的整數(shù)方式實(shí)現(xiàn)高達(dá)每秒 15，000 次的采樣速率。 大多數(shù) AVR MCU 支持 6 個(gè)模擬輸入通道，而一些變體則可支持 8 和 16 個(gè)輸入。 盡管模擬引腳的主要功能是讀取模擬輸入，但也可配置成數(shù)字式通用輸入/輸出 （GPIO） 引腳。 可根據(jù)需要為模擬引腳配備可選擇上拉電阻器，且采用與 MCU 數(shù)字引腳相同的上拉配置方法。

　　雖然一些 AVR MCU 采用了數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC），但在現(xiàn)有的這一代 Arduino 板上的 MCU 系列均能通過快速轉(zhuǎn)換其數(shù)字 I/O 引腳來產(chǎn)生脈寬調(diào)制 （PWM） 信號(hào)，以提供模擬輸出。 每個(gè) PWM 輸出的 490 Hz（大約）方波的占空比經(jīng)過編程后，能提供一個(gè)大小為 0 至 5 V、周期為 256 毫秒、增量為 2 毫秒的等效 RMS 電壓（圖 1）。 Arduino 的輸出功能盡管在某種程度上受到一定限制，但可執(zhí)行如驅(qū)動(dòng) LED 或控制電機(jī)等許多任務(wù)。