代码收藏家 STM32 ADC原理及驱动详解：从光敏电阻到数字转换（入门教程第65步）
| 主题 | 内容 | 教学目的/扩展视频 |
|---|---|---|
ADC读电位器和光敏重点课程 |
电路原理，跳线设置，ADC功能分析，驱动程序，读出AD数据，读内部温度传感器数据。 | 会设置参数，能读出AD值即可。 |
师从洋桃电子，杜洋老师
📑文章目录
（图1：开发板与光敏传感器部分连接示意图）
一、ADC功能全景图解
1.1 什么是ADC？
ADC（Analog-to-Digital Converter）即模数转换器，是连接模拟世界与数字系统的桥梁。它通过将连续变化的模拟信号（如电压）转换为离散的数字值，使得微控制器能够处理真实世界的物理量。
传感器采集
数字信号
数据处理
模拟信号
ADC
微控制器
显示/控制
1.2 STM32 ADC核心特性
| 特性 | STM32F103参数 |
|---|---|
| 分辨率 | 12位（0-4095） |
| 转换时间 | 1μs（72MHz时钟时） |
| 输入通道 | 16个外部通道 |
| 工作电压 | 2.0V-3.6V（VDDA供电） |
| 转换模式 | 单次/连续/扫描模式 |
| 特殊功能 | DMA支持、看门狗触发 |
二、ADC工作原理深度解析
2.1 转换四步曲
模拟信号
采样保持电路
比较器
逐次逼近寄存器
输出寄存器
采样
保持
量化
编码
模拟信号
采样保持电路
比较器
逐次逼近寄存器
输出寄存器
- 采样：在固定时间间隔捕获输入电压
- 保持：冻结电压值供后续处理
- 量化：将电压值分割为离散等级
- 编码：转换为二进制数字输出
2.2 分辨率形象化
当VDDA=3.3V时：
三、光敏电阻应用实战
3.1 光敏电阻原理
光敏电阻的阻值随光照强度变化：
3.2 典型分压电路
3.3V
│
R1（固定电阻）
│
ADC_IN──┤
│
R2（光敏电阻）
│
GND
输出电压公式：
Vout = 3.3V * R2 / (R1 + R2)
3.3 元件选型建议
| 元件 | 参数选择 | 作用说明 |
|---|---|---|
| R1 | 10KΩ（与光敏暗阻匹配） | 分压参考电阻 |
| 光敏电阻 | GL5516（亮阻5-10KΩ） | 光照敏感元件 |
| 滤波电容 | 0.1μF陶瓷电容 | 消除高频干扰 |
四、STM32 ADC配置要点
4.1 关键寄存器概览
| 寄存器 | 功能说明 |
|---|---|
| ADC_CR1/CR2 | 控制转换模式和触发源 |
| ADC_SMPR1/2 | 设置通道采样时间 |
| ADC_SQR1-3 | 配置转换序列 |
| ADC_DR | 数据寄存器 |
4.2 配置流程
时钟使能
GPIO模式设置
ADC参数配置
校准ADC
启用ADC
启动转换
五、扩展应用指南
5.1 多通道采集方案
5.2 精度提升技巧
- 添加参考电压芯片（如REF3033）
- 使用软件数字滤波（滑动平均法）
- 避免高频信号干扰（增加RC滤波）
- 定期进行校准操作
六、典型问题排查表
| 现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 读数跳动大 | 电源噪声干扰 | 添加去耦电容 |
| 读数始终为0 | 通道配置错误 | 检查GPIO映射关系 |
| 数值不随输入变化 | 采样时间不足 | 增大SMP寄存器值 |
| 数据溢出 | DMA配置错误 | 检查缓冲区大小 |
七、应用场景拓展
- 环境监测：温湿度传感器信号采集
- 音频处理：麦克风模拟信号数字化
- 电源监控：电池电压实时检测
- 工业控制：压力传感器信号读取
通过本文可以全面掌握STM32 ADC的核心原理与应用技巧。建议使用示波器观察实际信号波形，并通过修改分压电阻值探索不同测量范围。ADC作为连接物理世界的关键接口，其应用场景仅受限于您的想象力！
本文系统解析了STM32 ADC模块的工作原理与实战应用，通过结构化的原理说明和可视化图表，帮助开发者快速构建模拟信号采集系统。重点突出了光敏电阻的典型应用方案，并提供了可扩展的设计思路，为各类传感器集成奠定基础。
八、相关资源
[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32官方文档手册
[3] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[4] 光敏电阻ADC读取程序
[5] ADC原理与驱动.pptx
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📌 下期预告：下一期将探讨ADC驱动程序分析
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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：v1.0 初始版本（2025-03-13）
作者：触角01010001
