数模转换器 - ADC 实验
前面我们介绍使用 PWM 输出不同电压值，类似于模拟信号输出。如果需要 ESP32 检测外部输入的模拟信号该怎么办？这就是本节课要学习的 ADC，通过 ADC 将模拟信号转换为数字信号给 ESP32 处理。
实验原理
在学习 ADC 之前，我们要首先学习什么是模拟信号，什么是数字信号。
模拟信号（Analog Signal）：模拟信号是连续变化的量或者信号，生活中接触到的信号基本都是模拟信号，温度变化，天体运动等等，这些都是连续的信息，都是模拟信号。模拟信号，简单的说就是用电信号模拟出其他的信号，比如用电信号模拟出图像，模拟出声音的声波。
数字信号（Digital Signal）：数字信号是时间离散、数值离散的信号，数字信号存在采样，还存在量化，只能取到一些不连续的固定值，这也是数字信号和模拟信号之间可以进行相互转换的原因。
所以，总结就是模拟信号时间连续，幅值连续，数字信号时间离散，幅值离散。模拟电路就是使用、处理模拟信号的电路；数字电路就是使用、处理数字信号的电路。
我们举个简单的例子：
- 指针时钟显示的就是时间的模拟信号，他表示时间是连续变化的，
- 数字时钟显示的就是时间的数字信号，时间的显示是按照固定增量变化的，他可以显示 1、2、3，但是无法显示 1.1、2.1、等，所以在数字电路中使用的数字信号一般只能取 0 或 1，把 0 对应为低电平，把 1 对应为高电平，说白了就是有或者没有
数字信号是在模拟信号的基础上依次经过 采样、量化、编码而形成的。具体地说，采样 就是把输入的模拟信号按适当的时间间隔得到各个时刻的样本值；量化 是把经采样测得的各个时刻的值用二进制码来表示；编码则是把量化生成的二进制数排列在一起形成顺序脉冲序列。
ADC（Analog to Digital Converter）即模数转换器，它可以将模拟信号转换为数字信号。由于单片机只能识别二进制数字，所以外界模拟信号常常会通过 ADC 转换成其可以识别的数字信号。常见的应用就是将变化的电压转成数字信号。
注意
使用默认配置时，ADC 引脚上的输入电压必须介于 0.0V 和 1.0V 之间（任何高于 1.0V 的值都将读为 4095）。如果需要增加测量范围，需要配置衰减器。
硬件电路设计
物料清单（BOM 表）：
| 材料名称 | 数量 |
|---|---|
| LED | 1 |
| 1kΩ 电阻 | 1 |
| 电位器 | 1 |
| 面包板 | 1 |
| 杜邦线 | 若干 |
电位器相当于一个滑动变阻器，两端引脚阻值是固定的，中间引脚对任何一端的引脚阻值是可变的，他等效于从中间把电位器分成两个串联的电阻，串联总阻值是确定的，一端接输入电源，一端接地
软件程序设计
ADC 在 machine 的 ADC 模块中，我们也是只需要了解其构造对象函数和使用方法即可。
构造方法 machine.ADC(pin, attn):
- 参数
pin：Pin 对象， - 参数
attn：配置衰减器增加电压测量范围。
使用方法：
import time
from machine import Pin, ADC
# 在 26 引脚创建 ADC 对象
adc = ADC(Pin(26))
# 获取 ADC 值
# 测量精度为 12 位，返回 0-4095（表示 0-1V）
val = adc.read()
# 返回 0-65535 范围内的整数。返回值表示 ADC 获取的原始读数，按比例缩放，最小值为 0，最大值为 65535。
val_u16 = adc.read_u16()
# 配置衰减器，能增加电压测量范围，参数可以是 ADC_ATTN_0DB（0dB 衰减，最大输出电压为 1 V, 默认配置）
# ADC_ATTN_2_5DB（2.5dB 衰减，最大输出电压为 1.34 V）、
# ADC_ATTN_6DB（6dB 衰减，最大输出电压为 2 V）、
# ADC_ATTN_11DB（11dB 衰减，最大输出电压为 3.3 V）
adc.atten(ADC.ATTN_11DB)
因此，在 shell 环境中打印出当前值的程序可以这么写：
import time
from machine import Pin, ADC
# 在 26 引脚创建 ADC 对象
adc = ADC(Pin(26))
# 配置衰减器，配置测量量程为 3.3V
adc.atten(ADC.ATTN_11DB)
while True:
print(f'adc:{adc.read()}')
time.sleep(0.1)
我们可以在 shell 控制台，鼠标右击，选择 显示绘图器，他可以把 shell 中输出的数字可视化，这样就可以看到 adc 的图像变化：
结合上一节课学习的 PWM，我们可以实现用电位器控制 LED 的亮灭，代码如下：
import time
from machine import Pin, ADC, PWM
# 在 26 引脚创建 ADC 对象, 并配置衰减器，配置测量量程为3.3V
adc = ADC(Pin(26, Pin.IN),atten=ADC.ATTN_11DB)
# 创建 LED PWM 控制对象
led = PWM(Pin(13, Pin.OUT), freq=1000)
while True:
led.duty_u16(adc.read_u16())
time.sleep(0.1)