Analog to Digital Converter (ADC)

Analog to Digital Converter (ADC)

1. ความหมายของ ADC

ADC คือวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกให้เป็นดิจิทัล เพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ประมวลผลได้

---

2. คุณสมบัติของ ADC ใน ATmega328P

• ความละเอียด: 10-bit
• ความแม่นยำ: ±2 LSB
• เวลาการแปลง: 13 - 260 µs
• รองรับ 6 ช่อง Analog
• รองรับ Internal Temp Sensor
• มี Internal Reference 1.1V
• มี ADC Interrupt

---

3. สูตรคำนวณค่าดิจิทัล

ADC Output = (Vin × 2ⁿ) / Vref

ตัวอย่าง:

3-bit, Vref = 1V

• Vin = 0.5V → Output = (0.5 × 8) / 1 = 4

---

4. การทำงานของ Successive Approximation ADC

• เปรียบเทียบสัญญาณ input กับ output จาก DAC ทีละบิต
• ใช้ comparator เพื่อปรับค่าให้แม่นยำขึ้นในแต่ละรอบ
• ทำจนได้ค่าดิจิทัลครบทุกบิต

---

5. การใช้งาน ADC กับ Arduino

EX1: อ่านค่า Potentiometer

int sensorPin = A3;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int digitalValue = analogRead(sensorPin);
  Serial.println(digitalValue);
  delay(1000);
}

---

EX2 (อัปเดตเป็น EX3): แสดงตำแหน่งของ Joystick KY-023 ผ่าน LED

const int joystick_x_pin = A0;
const int joystick_y_pin = A1;
const int C_LED = 2;
const int N_LED = 3;
const int W_LED = 5;
const int S_LED = 7;
const int E_LED = 9;

int x_adc_val, y_adc_val;
float x_volt, y_volt;

void setup() {
  pinMode(N_LED, OUTPUT);
  pinMode(W_LED, OUTPUT);
  pinMode(S_LED, OUTPUT);
  pinMode(E_LED, OUTPUT);
  pinMode(C_LED, OUTPUT);
}

void loop() {
  x_adc_val = analogRead(joystick_x_pin);
  y_adc_val = analogRead(joystick_y_pin);

  x_volt = (x_adc_val * 5.0) / 1023;
  y_volt = (y_adc_val * 5.0) / 1023;

  if ((x_volt >= 2.40 && x_volt <= 2.60) && (y_volt >= 2.40 && y_volt <= 2.60)) {
    digitalWrite(C_LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(C_LED, LOW);
  }

  if ((x_volt >= 4.90 && x_volt <= 5.00) && (y_volt >= 2.40 && y_volt <= 2.60)) {
    digitalWrite(N_LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(N_LED, LOW);
  }

  if ((x_volt >= 2.40 && x_volt <= 2.60) && (y_volt >= 0.00 && y_volt <= 0.10)) {
    digitalWrite(W_LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(W_LED, LOW);
  }

  if ((x_volt >= 0.00 && x_volt <= 0.10) && (y_volt >= 2.40 && y_volt <= 2.60)) {
    digitalWrite(S_LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(S_LED, LOW);
  }

  if ((x_volt >= 2.40 && x_volt <= 2.60) && (y_volt >= 4.90 && y_volt <= 5.00)) {
    digitalWrite(E_LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(E_LED, LOW);
  }

  delay(100);
}

---

6. สรุปการใช้งาน

ADC ช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์รับรู้สัญญาณจากโลกภายนอก เช่น ความต้านทานจากปุ่มหมุน (potentiometer) หรือค่าทิศทางจาก joystick และนำไปใช้ควบคุมอุปกรณ์หรือระบบต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

---

7. การเลือกแรงดันอ้างอิง (AREF)

• AREF ภายนอก (ผ่านพิน AREF)
• VCC (5V)
• Internal Reference (1.1V)