学习资料来自Get started with MicroPython on Raspberry Pi Pico

目前我们已经使用了许多数字信号输入元件。数字信号只有两个状态，比如开关、被动式红外传感器。我们的Pico也接受另一种信号：模拟信号，模拟信号可以是一系列的值。模拟信号被广泛应用于音量控制、湿度和温度传感器中——它们通过模拟到数字信号转换器（analogue-to-digital converter, ADC）。

所需材料

Pico
任意颜色的LED
330Ω的电阻
10kΩ的电位计
公对公跳线若干

Analogue-to-digital converter

树莓派Pico的RP2040微处理器与其他主流微处理器一样，都是由成千上万的晶体管构成的，这种元件不是开就是关。也就是说，如果没有ADC等元件，我们的Pico就不能真正理解模拟信号。

我们无法用肉眼观察到ADC，它被内置到RP2040中了。许多微处理器和RP2040一样，都内置了ADC，对于没有内置ADC的，我们可以使用外接ADC。

ADC有两个核心功能：分辨率（以比特数（bits）计算）和频道（或者说可以一次性接受并转换多少模拟信号）。

测量温度

最常见的电位计是旋钮式电位计。

电路连接

读取电位计

导入所需库并定义模拟信号。

import machine
import utime

potentiometer = machine.ADC(26)

读取信息并输出：

1
2
3

while True:
    print(potentiometer.read_u16())
    utime.sleep(2)

读取模拟信号和数字信号几乎是相同的，除了我们读取数字信号时使用read()，而读取模拟信号时使用read_u16()

代码拆解

我们的PP2040处理器内置了一个温度传感器。

导入库并定义温度传感器：

import machine
import utime

sensor_temp = machine.ADC(4)

定义一个转换因子，用于将传感器的原始输出转换为电压值

1	conversion_factor = 3.3 / (65535)

开始循环

1 2	while True: reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor

我们当然不能直接输出电压值，再用一个方程将其转换为温度值

1	temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721

这个方程是专用于RP2040的，它来自被乘坐data sheet或data book的技术文档。RP2040的技术文档在Raspberry Pi Documentation - Microcontrollers。

最后结束循环

1 2	print(temperature) utime.sleep(2)

完整代码

import machine
import utime

sensor_temp = machine.ADC(4)

conversion_factor = 3.3 / (65535)

while True:
    reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor
    temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721
    print(temperature)
    utime.sleep(2)

使用LED

如果我们想要将模拟信号输出，我们通常需要digital-to-analogue converter (DAC)，但我们也可以通过脉冲宽度调制（pulse-width modulation, PWM）。

电子信号只能输出0或1。开或关被称为脉冲（pulse）。通过改变针脚开关的速度，我们就可以改变或者说是调制信号。这种方法因此被称为脉冲宽度调制。

电路连接

代码拆解

定义LED：

1	led = machine.PWM(machine.Pin(15))

这行代码激活了PWM输出。

我们还需要设置频率为1000赫兹：

1	led.freq(1000)

在循环中添加：

1	led.duty_u16(potentiometer.read_u16())

完整代码

import machine
import utime

potentiometer = machine.ADC(26)
led = machine.PWM(machine.Pin(15))
led.freq(1000)

while True:
    led.duty_u16(potentiometer.read_u16())