[C++ 임베디드 시스템 프로그래밍 시리즈] Day 8: 아날로그-디지털 변환 (ADC)

아날로그-디지털 변환 (ADC) 개요

아날로그-디지털 변환(ADC, Analog-to-Digital Conversion)은 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하는 과정입니다. 임베디드 시스템에서는 센서의 아날로그 출력을 디지털 값으로 변환하여 마이크로컨트롤러에서 처리할 수 있도록 합니다. 오늘은 ADC의 기본 개념과 사용 방법을 학습하겠습니다.

1. ADC의 기본 개념

ADC는 연속적인 아날로그 신호를 이산적인 디지털 값으로 변환합니다. 변환된 디지털 값은 마이크로컨트롤러에서 처리할 수 있습니다.

 

ADC의 주요 특성

• 분해능(Resolution): ADC가 출력할 수 있는 디지털 값의 범위. 예를 들어, 10비트 ADC는 0부터 1023까지의 값을 출력할 수 있습니다.
• 샘플링 속도(Sampling Rate): 초당 샘플링 횟수. 높은 샘플링 속도는 더 정확한 신호 재현을 가능하게 합니다.

2. ADC 설정 및 사용

Arduino를 예로 들어 ADC를 설정하고 사용하는 방법을 설명하겠습니다.

 

예제: 가변 저항의 아날로그 값을 읽어 시리얼 모니터에 출력

다음 예제는 가변 저항(potentiometer)의 아날로그 값을 읽어 시리얼 모니터에 출력하는 방법을 보여줍니다.

const int analogPin = A0; // 아날로그 입력 핀

void setup() {
    Serial.begin(9600); // 시리얼 통신 시작
}

void loop() {
    int analogValue = analogRead(analogPin); // 아날로그 값 읽기
    Serial.println(analogValue); // 아날로그 값을 시리얼 모니터에 출력
    delay(500); // 0.5초 대기
}

 

위 코드에서는 analogRead 함수를 사용하여 아날로그 입력 핀의 값을 읽고, Serial.println 함수를 사용하여 시리얼 모니터에 출력합니다.

 

3. 아날로그 센서 사용

ADC를 사용하여 다양한 아날로그 센서를 읽을 수 있습니다. 예를 들어, 온도 센서, 조도 센서, 거리 센서 등이 있습니다.

 

예제: TMP36 온도 센서 사용

TMP36 온도 센서는 아날로그 출력을 제공하며, 이를 통해 온도를 측정할 수 있습니다. 다음 예제는 TMP36 센서를 사용하여 온도를 측정하고, 시리얼 모니터에 출력하는 방법을 보여줍니다.

const int tempPin = A0; // 온도 센서 핀

void setup() {
    Serial.begin(9600); // 시리얼 통신 시작
}

void loop() {
    int analogValue = analogRead(tempPin); // 아날로그 값 읽기
    float voltage = analogValue * (5.0 / 1023.0); // 전압으로 변환
    float temperatureC = (voltage - 0.5) * 100.0; // 온도로 변환 (섭씨)
    Serial.print("Temperature: ");
    Serial.print(temperatureC);
    Serial.println(" C");
    delay(1000); // 1초 대기
}

 

4. ADC 고급 사용

ADC를 고급 사용 방법에는 여러 채널을 동시에 샘플링하거나, 특정 조건에서만 샘플링을 수행하는 방법이 있습니다.

 

예제: 여러 아날로그 채널 읽기

다음 예제는 두 개의 아날로그 입력 핀을 읽고, 시리얼 모니터에 출력하는 방법을 보여줍니다.

const int analogPin1 = A0; // 아날로그 입력 핀 1
const int analogPin2 = A1; // 아날로그 입력 핀 2

void setup() {
    Serial.begin(9600); // 시리얼 통신 시작
}

void loop() {
    int value1 = analogRead(analogPin1); // 아날로그 값 읽기
    int value2 = analogRead(analogPin2); // 아날로그 값 읽기

    Serial.print("Analog 1: ");
    Serial.print(value1);
    Serial.print(" | Analog 2: ");
    Serial.println(value2);

    delay(500); // 0.5초 대기
}

 

마무리

오늘은 아날로그-디지털 변환(ADC)의 기본 개념과 사용 방법을 학습했습니다. ADC를 사용하여 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하고, 이를 처리하는 방법을 익혔습니다. 다음 날에는 디지털-아날로그 변환(DAC)에 대해 더 깊이 알아보겠습니다.

질문이나 추가적인 피드백이 있으면 언제든지 댓글로 남겨 주세요.

Day 9 예고

다음 날은 "디지털-아날로그 변환 (DAC)"에 대해 다룰 것입니다. DAC를 사용하여 디지털 값을 아날로그 신호로 변환하는 방법을 학습하고, 실습 예제를 통해 이해를 돕겠습니다.