探索ADS1115：用于精密项目的16位ADC

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探索ADS1115：用于精密项目的16位ADC

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https://zh-cn.hwlibre.com/%E6%8E%A2%E7%B4%A2%E7%94%A8%E4%BA%8E%E7%B2%BE%E5%AF%86%E9%A1%B9%E7%9B%AE%E7%9A%84-ads1115-16-%E4%BD%8D-ADC/

ADS1115是一款16位模数转换器（ADC），以其高精度和多功能性在制造商和电子爱好者中广受欢迎。它支持I2C接口，可轻松连接到Arduino或Raspberry Pi等平台，并提供单端和差分信号测量模式。本文将详细介绍ADS1115的技术特性、工作原理及其在各种项目中的应用。

什么是ADS1115？

ADS1115是一款模拟数字转换器（ADC），能够将模拟信号转换为数字数据，使其可被Arduino、ESP8266等平台处理。该器件以16位分辨率著称，远高于大多数微控制器内置的10位ADC。

ADS1115最显著的功能之一是支持单端（4个独立通道）和差分（2个通道）信号测量。在单端模式下，最多可连接4个独立信号；而在差分模式下，可连接两对信号，从而实现负信号的测量。

ADS1115的技术特性

ADS1115集成了多项高级功能，使其成为需要高分辨率模拟测量项目的理想选择：

16位分辨率：能够测量多达65,536个不同的信号电平，远高于大多数微控制器内置的10位ADC。
I2C接口：支持设备与微控制器之间的轻松通信。通过可配置的ADDR引脚，单个总线上最多可连接4个ADS1115。
测量模式：提供单端（4个独立通道）和差分（2个通道）测量。差分模式下，噪声降低且可测量负信号。
可编程增益放大器（PGA）：在±6.144V至±0.256V范围内调整增益，适用于低电压测量。需要注意的是，虽然PGA允许处理高达±6.144V的电压，但不能超过器件的电源电压（通常为5V）。
电压比较器：内置可编程比较器，当信号超过软件定义的阈值时，可通过ALERT引脚生成警报。

运作模式

ADS1115有两种主要操作模式：

连续转换模式：设备持续获取数据，适合连续监控应用。
单次拍摄模式：设备读取一次数据后进入低功耗模式，适用于电池供电项目以节省电力。

可编程增益（PGA）模式

ADS1115配备可编程增益放大器（PGA），允许调整测量范围。支持的范围从±6.144V至±0.256V，为各种应用提供灵活性。使用时需注意不要超过设备的电源电压（通常为5V）。

应用场景

传感器测量：适用于需要精确读取温度、光或pH传感器等模拟传感器数据的场景。
研究项目：在需要测量小电压细微变化的项目中，16位分辨率提供了必要的精度。
电池监控：利用差分信号测量和内部比较器功能，可创建电池监控系统，在电压降至临界水平时发出警报。

与Arduino的连接

ADS1115通过I2C接口与Arduino连接非常简单。基本连接方式如下：

VCC (ADS1115) -> 5V (Arduino)
GND (ADS1115) -> GND (Arduino)
SCL (ADS1115) -> SCL (Arduino)
SDA (ADS1115) -> SDA (Arduino)

通过将ADDR引脚连接到GND、VDD、SDA或SCL，可选择不同的I2C地址（0x48、0x49、0x4A或0x4B），便于在项目中使用多个ADS1115。

使用Adafruit库

为了简化使用，推荐安装Adafruit库。以下是单端模式下读取四个通道的示例代码：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1015.h>

Adafruit_ADS1115 ads;

void setup(void) {
  Serial.begin(9600);
  ads.begin();
}

void loop(void) {
  int16_t adc0, adc1, adc2, adc3;
  adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);
  adc1 = ads.readADC_SingleEnded(1);
  adc2 = ads.readADC_SingleEnded(2);
  adc3 = ads.readADC_SingleEnded(3);

  Serial.print("AIN0: "); Serial.println(adc0 * 0.1875);
  Serial.print("AIN1: "); Serial.println(adc1 * 0.1875);
  Serial.print("AIN2: "); Serial.println(adc2 * 0.1875);
  Serial.print("AIN3: "); Serial.println(adc3 * 0.1875);

  delay(1000);
}

差分模式

差分模式适用于测量负电压或减少噪声。以下是A0和A1引脚之间差分读取的示例代码：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1015.h>

Adafruit_ADS1115 ads;

void setup(void) {
  Serial.begin(9600);
  ads.begin();
}

void loop(void) {
  int16_t results;
  results = ads.readADC_Differential_0_1();
  Serial.print("Differential: "); Serial.println(results * 0.1875);
  delay(1000);
}