【花雕学编程】Arduino动手做（232）--测试ESP32S3-CAM ADC功能

电位器模块是一种常用的电子元件，用于调节电路中的电压或电流。

1、可调电阻：电位器模块的核心是一个可变的电阻体，通过旋转或滑动触点改变电阻值，从而调节电路中的电压或电流。

2、应用场景：电位器模块常用于需要连续调节的场合，如模拟电路、音频调节、音量控制、亮度调节等。

3、结构组成：电位器通常由一个电阻体、一个转动或滑动系统以及三个引出端组成。其中两个固定端和一个可移动的电刷或触点。

4、调节原理：电位器通过移动触点在电阻体上的位置来改变电阻值。当电阻体的两个固定触点之间外加电压时，通过转动或滑动触点改变其在电阻体上的位置，从而获得与触点位置成一定关系的电压输出。

5、数字电位器：数字电位器是一种集成电路，通过数字接口控制，实现与机械式电位器相似的功能，但没有活动部件。数字电位器常用于需要精确控制或非易失性存储调节位置的应用。

在Arduino等微控制器平台上，电位器模块可以直接连接到模拟输入引脚，通过模拟数字转换器（ADC）读取其模拟值，并用于各种控制和调节应用。

知识点：ADC
ADC（模数转换器）是将模拟信号转换为数字信号的关键组件，广泛应用于各种电子设备中。
1、工作原理：
ADC的主要功能是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。这个过程包括三个步骤：采样、量化和编码。采样是以固定的时间间隔获取模拟信号的值，量化是将这些值映射到固定的离散级别，编码则是将量化后的值转换为数字格式。
2、类型：
常见的ADC类型包括逐次逼近型（SAR）、积分型、流水线型和Σ-Δ型。逐次逼近型ADC速度适中，精度较高，广泛应用于中等速度和精度要求的场合。积分型ADC抗噪声能力强，但速度较慢。流水线型ADC速度快，但功耗大。Σ-Δ型ADC适用于高精度应用，尤其是在音频和传感器数据采集中。
3、性能参数：
关键性能参数包括分辨率、采样率、信噪比（SNR）、总谐波失真（THD）等。分辨率决定了ADC能区分的最小电压变化，通常以位（bits）表示。采样率是每秒采样的次数，影响信号的还原精度。信噪比和总谐波失真则反映了ADC的精度和线性度。
4、应用场景：
ADC广泛应用于音频处理、传感器数据采集、通信系统、医疗设备等领域。例如，在音频处理器中，ADC将麦克风捕捉的模拟声音信号转换为数字信号进行处理和存储。
5、设计考虑：
在设计ADC系统时，需要考虑电源噪声、参考电压稳定性、输入信号的带宽和阻抗匹配等因素。良好的设计可以提高ADC的精度和可靠性。

我们的ADC在ESP32-S3上的范围是12位，这意味着分辨率是2 ^ 12 = 4096，它表示一个范围 (在3.3V) 将被平均分成4096 。

第1小节: 0V---3.3/4095 V的模拟范围对应于数字0;
第2小节: 3.3/4095 V---2 * 3.3/4095 V的模拟范围对应于数字1;…… 以下模拟将相应地划分。

换算公式如下:




ESP32-S3
ESP32-S3上的ADC具有两个数字模拟转换器，具有12位精度的连续近似值，并且总共20个引脚可用于测量模拟信号。GPIO引脚序列号和模拟引脚定义如下表所示。

Arduino实验接线示意图

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
   实验二百三十二：ESP32-S3 WROOM N16R8 CAM开发板WiFi+蓝牙模块
   OV2640/5640摄像头模组
  {花雕动手做}项目之二十：使用ESP32-S3 N16R8 CAM的ADC功能来读取电位器的电压值

实验开源代码

/*
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*/

#define PIN_ANALOG_IN  1 // 定义模拟输入引脚为1

void setup() {
  Serial.begin(115200); // 初始化串口通信，波特率为115200
}

void loop() {
  int adcVal = analogRead(PIN_ANALOG_IN); // 读取模拟输入引脚的ADC值
  double voltage = adcVal / 4095.0 * 3.3; // 将ADC值转换为电压值（假设ADC分辨率为12位，参考电压为3.3V）
  Serial.printf("ADC Val: %d, \t Voltage: %.2fV\r\n", adcVal, voltage); // 打印ADC值和电压值到串口监视器
  delay(200); // 延迟200毫秒
}
复制代码

代码解读：
1、定义模拟输入引脚：
#define PIN_ANALOG_IN  1：定义模拟输入引脚为1。

2、初始化串口通信：
Serial.begin(115200)：在setup函数中初始化串口通信，波特率为115200。

3、读取ADC值：
int adcVal = analogRead(PIN_ANALOG_IN)：在loop函数中读取模拟输入引脚的ADC值。

4、计算电压值：
double voltage = adcVal / 4095.0 * 3.3：将ADC值转换为电压值。假设ADC分辨率为12位（0-4095），参考电压为3.3V。

5、打印结果：
Serial.printf("ADC Val: %d, \t Voltage: %.2fV\r\n", adcVal, voltage)：将ADC值和电压值打印到串口监视器。

6、延迟：
delay(200)：延迟200毫秒，然后重复上述步骤。

实验串口返回情况

实验串口绘图器返回情况

实验串口绘图器返回情况

实验场景图