用ESP32的ADC引脚，结合分压电路测量电压

该代码基于ESP32（Arduino库）实现ADC（模拟数字转换器）数据采集。它配置ADC参数、获取校准特性，循环采样并计算平均值，将ADC读数转换为电压，考虑分压电阻影响，计算实际电压值，最后通过串口定期输出测量结果。

1. 需要准备的软硬件：

1.1 硬件：

ESP32开发板，其中VP引脚（即36脚，ADC1_CHANNEL_0）接到下一步的V_TEST，你也可以连到任一ADC1或ADC2的引脚
分压电路，如下图，注意图中的+5V并不是实际值，而是我们要测量并计算的电压

在这里插入图片描述

1.2 软件

Arduino IDE或者在VS Code里的PlatformIO

2. 在Arduino IDE或者PlatformIO里选择ESP32开发板

3. 代码：

#include <Arduino.h>
#include <esp_adc_cal.h>
#include <driver/adc.h>

#define DEFAULT_VREF    1100    // 默认1.1V的参考电压
#define NO_OF_SAMPLES   64      // ADC采样次数
#define ADC_WIDTH       ADC_WIDTH_12Bit  // ADC 12位宽度
#define ADC_ATTEN       ADC_ATTEN_6db    // 6dB衰减器
#define ADC_PIN         ADC1_CHANNEL_0    // ADC引脚

//定义分压电阻R1阻值10K，分压电阻R4阻值1K
#define R4 10000
#define R2 1000


esp_adc_cal_characteristics_t *adc_chars;

/**
 * 初始化函数
 * 该函数负责初始化串口通信并配置ADC相关参数，包括ADC采样宽度、通道衰减以及获取ADC校准特性。
 * 
 * 无参数
 * 无返回值
 */
void setup() {
    // 初始化串口通信，设置波特率为115200
    Serial.begin(115200);

    // 配置ADC1的采样宽度
    adc1_config_width(ADC_WIDTH);
    // 配置ADC1的通道衰减
    adc1_config_channel_atten(ADC_PIN, ADC_ATTEN);
    
    // 分配内存给adc_chars，用于存储ADC校准特性
    adc_chars = (esp_adc_cal_characteristics_t *) malloc(sizeof(esp_adc_cal_characteristics_t));
    // 获取ADC的校准特性
    // esp_adc_cal_value_t val_type = esp_adc_cal_characterize(ADC_UNIT_1, ADC_ATTEN, ADC_WIDTH, DEFAULT_VREF, adc_chars);
    esp_adc_cal_characterize(ADC_UNIT_1, ADC_ATTEN, ADC_WIDTH, DEFAULT_VREF, adc_chars);

}

/**
 * 主循环函数
 * 该函数不断地采集ADC（模拟数字转换器）的样本，并计算平均电压值，然后将读数和电压值通过串口打印出来。
 * 该函数没有参数和返回值。
 */
void loop() {
    uint32_t adc_reading = 0; // 用于存储ADC读数的累加和

    // 循环采集NO_OF_SAMPLES个ADC样本，并求和
    for (int i = 0; i < NO_OF_SAMPLES; i++) {
        adc_reading += adc1_get_raw((adc1_channel_t) ADC_PIN);
        delay(1); // 采集每个样本之间加入1ms的延迟
    }

    // 计算ADC读数的平均值
    adc_reading /= NO_OF_SAMPLES;
    // 使用ADC校准字符将ADC读数转换为电压值
    uint32_t voltage = esp_adc_cal_raw_to_voltage(adc_reading, adc_chars);

    // 打印ADC读数和对应的电压值
    Serial.print("ADC Reading: ");
    Serial.print(adc_reading);
    Serial.print("\tVoltage: ");
    Serial.println(voltage);

    //根据R1和R4的阻值计算电压值,并将单位由mV转换为V
    float voltage_value = (float) voltage / 1000;
    
    Serial.print("Voltage R2: ");
    Serial.println(voltage_value);//打印R2的电压值
    float voltage_value = (voltage_value * (R4 + R2)) / R2;
    Serial.print("Voltage with resistors: ");
    Serial.println(voltage_value);//打印总电压值

    // 每秒打印一次读数
    delay(1000);
}

4. 通过串口监视器得到的结果如下，和用万用表测得的数值4.56V非常接近

ADC Reading: 695        Voltage: 409
Voltage R2: 0.41
Voltage with resistors: 4.50
ADC Reading: 695        Voltage: 409
Voltage R2: 0.41
Voltage with resistors: 4.50
ADC Reading: 695        Voltage: 409
Voltage R2: 0.41
Voltage with resistors: 4.50