樓上的回覆大概的講解了如何處理ADC取樣。我這邊系統的從類比電路的角度來給你講一下。

為了實現控制，控制系統需要採集一次迴路的電流和電壓訊號。將這些訊號透過霍爾感測器轉化成小訊號電流，再透過取樣電阻轉換成電壓，然後經過濾波、放大等環節調理後，送到AD 晶片進行資料轉換，轉換後的值一路送到微控制器 進行處理，上述過程完成了一次完整的ADC取樣。

首先經過霍爾感測器將電壓電流訊號，轉化成小的電流訊號。

然後是取樣濾波環節，一般一介RC濾波，濾除由霍爾感測器等的雜波干擾。

其次是放大環節，經霍爾感測器採集的訊號往往是小電流訊號，需要經過放大後變成電壓訊號輸入到微控制器。

ADC轉換。經過放大後的晶片需要經過AD晶片，如AD7656等，將模擬量轉換成數字量，輸入DSP。

經AD轉換晶片轉換的數字量輸入微控制器進行處理，完成ADC取樣。

有時候ADC取樣過來的訊號，需要經過比較處理變化成0/1保護訊號，此時就需要經過整流、比較等過程。

微控制器的ADC介面屬於模數轉換介面，將外部的模擬量訊號轉化為數字訊號，微控制器屬於數字器件，需將模擬訊號轉化為數字訊號才能夠為微控制器處理。目前市場的很多微控制器都自帶ADC轉換介面，若無ADC轉換介面，可以使用ADC數模轉換晶片外擴。

▲微控制器最小系統

ADC模組是將模擬訊號轉化位數字訊號，數字訊號用0和1表示，ADC模組有參考電壓，假設給的參考電壓是5V，ADC是12位的（幾位表示用二進位制幾位數儲存模擬量轉化後的數字量，12位的ADC則可儲存數字量範圍為：（二進位制）000000000000~111111111111，轉換為十進位制數字範圍為0~2^12即0~4095。

也就是說把參考電壓分為2^12份即4096份,最小解析度為VREF/4096。

也就是說二進位制的000000000000代表輸入模擬量0V，而111111111111代表最大值VREF。

▲微控制器原理

下面以上圖C8051微控制器為例子，如原理圖所示，該微控制器工作電源為3.3V，參考電壓為2.048V，所以模擬量的輸入範圍為0~2.048V。若所需採集的電壓範圍大於參考電壓值時，可以使用電阻分壓進行降壓或者使用運放進行縮小等。

該微控制器ADC為12位的。也就是說輸入電壓為0時，微控制器轉換後的數字量結果為000000000000（二進位制），當輸入電壓為2.048V時，微控制器轉換後的數字量結果為111111111111（二進位制），十進位制為4095。

也就是說，輸入電壓的值V=2.048×ADC採集到的數字量÷4095。

比如我們要採集一個0~10V範圍的模擬量電壓進行顯示，那麼，可以先將0~10V的電壓縮小5倍，可以使用電阻分壓，也可以採用運放縮小等方式，然後接入微控制器的ADC取樣口，可以接入上圖的P2.2口。

最後換算公式為：V = result * 2.048/ 4095 * 5;其中 result為微控制器採集到的數字量。

微控制器只能處理0和1數字訊號，而不能 直接處理模擬量訊號。如果要處理模擬量訊號，則需要用到AD轉換，即模擬量轉化為數字量。目前大多數的微控制器都具有片上AD取樣資源，如果沒有片上AD資源可以透過外接AD轉化晶片，再和微控制器連線。AD轉化的原理介紹如下。

微控制器的AD取樣是將一定範圍內的模擬量轉化為一定範圍的數字量。模擬量的範圍取決於AD取樣的參考電壓，數字量的範圍取決於AD取樣的位數。比如微控制器AD取樣的參考電壓是(0-5)V,AD取樣位數為10位，則AD取樣就將(0-5)V的模擬量對應到了(0-1023)的數字量，即將(0-5)V滿量程分成了1024份，即對應如下圖所示。

所以，在AD取樣時，就有兩個非常重要的關鍵引數，微控制器取樣時的參考電壓和微控制器AD取樣的位數。被採集的電壓不能超過參考電壓，取樣的精度取決於AD取樣的位數。

假設參考電壓為VF，取樣位數為10位(最大-0-1023，共1024份)，微控制器在某一時刻的取樣值為ADValue，則透過如下公式可算出，此時所對應的電壓值V：

V = ADValue×VF/1024。

其實，AD取樣的過程，就是對模擬量做微分的過程，所分成的份數越多，那麼取樣誤差也就越小，也就是說，AD取樣的位數越多，那麼取樣的精度越高。目前常用的AD取樣位數有10位，12位，16位，24位等。

透過AD轉換微控制器可以把模擬訊號轉換為數字訊號

微控制器透過AD輸入口可以採集到外界的電壓值。根據I=U/R的關係，可以用於測量電流；使用NTC和固定電阻進行分壓，可以測量到溫度；使用分敏電阻和固定電阻進行分壓，可以測量到光線的強度。

如果微控制器的ADC為12位，那麼它的最大值為4095。微控制器在進行AD轉換前需要先設定一個參考電壓。假如把參考電壓設定為5V，5V=4095，0V=0；根據這樣的關係，我們就可以把模擬電壓進行數字化了。比如：2V=2/5*4095=1638。

電子產品的設計中，我們往往需要加入過流保護。有了微控制器ADC的協助，就可以實現這個功能。我們可以給負載串聯一個阻值較小的電阻，微控制器透過AD輸入口採集這個小電阻的壓降，根據I=U/R的關係就可以計算出電流的大小。電流過大時，及時切斷負載的電源。

NTC是負溫度係數的熱敏電阻，溫度越高，電阻值越小；它的阻值變化與溫度有著一定的對應關係。使用固定阻值的精密電阻與NTC進行分壓，微控制器的ADC輸入口採集分壓點的電壓。根據採集到的電壓就可以計算出NTC當前的阻值，再根據NTC阻值與溫度關係表，可以得到當前的溫度。

為了使測量結果更準確，在實際應用中，往往會進行多次集，然後進行軟體濾波。常見的軟體濾波方法有：

算術平均濾波法：連續採集多個數據，累加起來再進行平均

中位值濾波法：連續採集多個數據，然後從小到大排列，取中間的數值

中位值算術平均濾波法：連續採集多個數據，然後從小到大排列，去除最大和最小的數值，其它的加起來進行平均

限幅濾波法：根據經驗，如果採集到的資料偏差超出了最大值，就放棄不使用。

還有更多的軟體濾波方法就不多說了，大家可以根據實際應用需求，選用合適的軟體濾波方法。

ADC硬體電路

ADC取樣的硬體電路比較簡單，經過調整之後的電路透過R、C濾波接到ADC取樣埠。

如果對精度有要求，可以在微控制器的AD基準電壓的輸入腳Vref接入高精度的穩壓電源。

可以採用TL431提供Vref電壓。

需要注意輸入取樣電壓的瞬時值不能操作ADC埠允許的輸入電壓範圍。

ADC埠的輸入電阻不能過大，否則在多路ADC轉換時，ADC模組的取樣電容可能沒有足夠的時間取樣到電壓就開始轉換，影響ADC的精度。

一般來說，微控制器只有有限幾個ADC模組，而為了支援儘可能多的ADC通道，在微控制器內部透過查模擬開關進行通道的切換。

比如STM32F103的微控制器，其內部有3個ADC模組，支援10幾個ADC通道。

因此微控制器在做ADC轉換時，有如下三個步驟：

切換通道，透過微控制器的通道選擇暫存器控制內部的模擬開關切換ADC通道。

電壓取樣，透過一定ADC時鐘的延時，使得ADC埠電壓被採集到ADC模組的取樣電容上。

數值轉換，透過逐次逼近的原理，對取樣到取樣電容上的電壓與參考電壓Vref進行比較，得到AD數值。

ADC一次取樣率的計算，

一次ADC取樣的時間包括：

取樣電容取樣的時間+轉換時間，

取樣電容取樣的時間透過暫存器進行設定。

逐次逼近的ADC，採用二分法進行逐次逼近，其轉換時間一般為ADC的位數+1個ADC時鐘。

比如14位的ADC，其轉換時間為15個ADC時鐘。

對於週期性的自動觸發轉換，其單次取樣的時間必須要小於ADC的轉換週期。

比如：

取樣時間為10us，ADC時鐘為1us，14位的ADC，單次轉換時間約為10us+15us=25us，取樣率必須<50KHz。

ADC模組的初始化，包括：

輸入埠的初始化配置，需要把埠配置成模擬輸入口。

參考電壓初始化，選擇參考電壓。

ADC時鐘初始化，設定ADC時鐘的分頻等，使得ADC的時鐘既能滿足ADC模組的規格要求，又能滿足ADC取樣速率的要求。

設定取樣時間，以及轉換的啟動觸發源。

如果需要進行週期性等間隔取樣，比如取樣市電電壓、電流計算真有效值，可以利用定時器作為ADC的啟動觸發源。

否則可以透過軟體控制ADC的啟動位進行觸發轉換。

...

ADC轉換的狀態機

大部分工程師編寫的ADC程式碼，將ADC配置->取樣->轉換->讀結果一次性操作完成。在程式碼中，透過延時進行取樣，再while等待轉換完成標誌之後讀取數值。

這樣的程式碼執行效率低，在ADC轉換時，無法處理其它邏輯，響應的實時性差。

軟體控制觸發的ADC，其狀態機如下：

以下是本人使用的ADC轉換程式，用來檢測溫度、溼度、電壓等模擬量。

如果是週期性的自動觸發轉換，需要配置轉換完成中斷，在該中斷程式中讀取結果進行處理。