ADS1115 是一款来自德州仪器 (Texas Instruments) 的高精度 16 位模数转换器 (ADC)。它在许多需要高精度模拟信号转换的应用中得到了广泛使用，如传感器数据采集、医疗设备、工业控制等。本文将详细介绍 ADS1115 的技术规格、功能特点、应用场景以及使用方法。

一、ADS1115 技术规格

ADS1115 具有以下主要技术规格：

1. 分辨率：16 位

2. 输入通道：4 通道差分或单端输入

3. 数据传输速率：可编程，从 8 SPS 到 860 SPS（Samples Per Second）

4. 电源电压：2.0V 至 5.5V

5. 输入范围：0V 至 VDD

6. I2C 接口：支持标准 (100 kHz) 和快速模式 (400 kHz)

7. 低功耗模式：待机模式下电流消耗小于 1 µA

这些技术规格使得 ADS1115 成为一种非常灵活且精确的模数转换解决方案。

二、ADS1115 功能特点

1. 多通道输入：ADS1115 提供 4 个通道，可配置为四个单端输入或两个差分输入。这使得它能够灵活适应不同的测量需求。

2. 可编程增益放大器 (PGA)：内置的 PGA 允许用户设置不同的输入电压范围，以便优化信号的分辨率。PGA 提供多达六个增益选项，从 ±0.256V 到 ±6.144V。

3. 高分辨率和低噪声：16 位的分辨率和低噪声特性，使得 ADS1115 能够进行高精度的信号测量，适用于需要高精度的应用场景。

4. 内置比较器：ADS1115 包含一个可编程的窗口比较器，这对于实现某些简单的报警功能非常有用。

5. 宽电压范围：支持 2.0V 至 5.5V 的电源电压，使得 ADS1115 可以与多种微控制器和传感器兼容。

6. 低功耗设计：由于具有低功耗特性，ADS1115 特别适合于电池供电的应用。

三、ADS1115 的应用场景

1. 传感器数据采集：由于其高精度和多通道输入，ADS1115 广泛应用于各种传感器的数据采集，包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。

2. 医疗设备：在需要高精度信号处理的医疗设备中，ADS1115 是一个理想的选择。例如，在血糖仪、心电图仪等设备中，ADS1115 可以精确地采集生物电信号。

3. 工业控制：ADS1115 可用于工业自动化系统中的精密测量和控制，如压力监测、液位控制等。

4. 便携式设备：由于其低功耗特性，ADS1115 非常适合用于便携式和电池供电的设备，如便携式数据记录仪、无线传感器节点等。

四、ADS1115 的使用方法

要使用 ADS1115 进行数据采集和处理，通常需要以下几个步骤：

1. 硬件连接：将 ADS1115 连接到微控制器的 I2C 总线。根据需求连接模拟输入信号到 ADS1115 的输入通道。

2. 配置寄存器：通过 I2C 接口向 ADS1115 的配置寄存器写入设置，以选择输入通道、增益、数据速率等参数。

3. 数据读取：启动 ADC 转换后，通过 I2C 接口读取转换后的数字数据。根据需要，可通过编程调整读取速率和方式。

4. 数据处理：对读取的数字信号进行进一步处理，如滤波、校准等，以满足具体应用的需求。

以下是一个简单的使用示例代码（假设使用 Arduino）：

　　#include

　　#include

　　// 创建 ADS1115 对象

　　Adafruit_ADS1115 ads;

　　void setup(void) {

　　Serial.begin(115200);

　　Serial.println("ADS1115 初始化");

　　// 初始化 ADS1115

　　ads.begin();

　　}

　　void loop(void) {

　　int16_t adc0;

　　// 读取通道 0 的数据

　　adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);

　　Serial.print("ADC 通道 0: ");

　　Serial.println(adc0);

　　delay(1000); // 每秒读取一次

　　}

五、ADS1115 的常见问题及解决方法

1. I2C 通信问题：如果无法正确与 ADS1115 通信，首先检查接线是否正确，确认 SDA 和 SCL 线路连接无误。同时，确保上拉电阻已正确安装。

2. 读取数据不稳定：如果读取的数据存在较大噪声或波动，可能需要增加外部滤波电容，或者在软件中实现数字滤波算法。

3. 输入范围设置错误：使用 PGA 设置输入范围时，确保设置的范围与实际输入信号相匹配，以避免信号超出范围。

结论

ADS1115 作为一款高精度、低功耗的 16 位模数转换器，广泛应用于各种需要高精度模拟信号采集的领域。其多通道输入、可编程增益、内置比较器等功能，使其在传感器数据采集、医疗设备、工业控制等领域具有显著优势。通过合理的硬件连接和软件编程，用户可以充分发挥 ADS1115 的性能，实现高精度的模拟信号转换和处理。