模数转换子系统用于将传感器采集的模拟信号转换为数字信号。Arduino UNO R3主处理器ATMega328P的模数转换子系统采用逐次逼近的方式完成模数转换。

使用Arduino库函数进行模数转换十分简单，下面的示例可以将A0引脚上的模拟信号转换为数字信号，并将转换结果打印到串口0上： 

 1 // ReadAnalogVoltage.ino

 2 void setup() {

 3   Serial.begin(9600);

 4 }

 5 

 6 void loop() {

 7   int sensorValue = analogRead(A0);

 8   float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);

 9   Serial.println(voltage);

10 }

与模数转换相关的Arduino库函数有：

analogRead(pin)：将指定引脚上的模拟信号转换为数字信号

pin：指定模拟引脚

函数返回转换结果，是一个无符号整数，取值为0~1023

ATMega328P的模数转换子系统由2个相关寄存器控制。模数转换多路选择寄存器ADMUX的结构如下图所示：

输入通道选择MUX[3:0]位用于指定模拟信号输入的引脚，Arduino UNO R3开发板上有6个模拟信号输入引脚，它们分别是A0～A5，在ANALOG IN组中。

模数转换控制和状态寄存器ADCSRA的结构如下图所示：

向模数转换使能位ADEN写入1则启用模数转换，写入0则禁用；向模数转换启动转换位ADSC写入1则启动模数转换，写入0则不启动；模数转换中断标志位ADIF在被置1时模数转换完成，可以向它写1清0；模数转换预分频选择位ADPS[2:0]用于设置模数转换的时钟源，它的设置如下表所示：

模数转换的结果保存在模数转换数据寄存器ADCH和ADCL中。通过直接访问寄存器改写以上程序为：

 1 // ReadAnalogVoltage_reg.ino

 2 void setup() {

 3   ADMUX = 0x00;

 4   ADCSRA |= (1 << ADEN);

 5 

 6   Serial.begin(9600);

 7 }

 8 

 9 void loop() {

10   ADCSRA |= (1 << ADSC);

11   while (!(ADCSRA & (1 << ADIF)));

12 

13   int sensorValue = (ADCH << 8) | ADCL;

14   float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);

15   Serial.println(voltage);

16   ADCSRA |= (1 << ADIF);

17 }