用Arduino UNO和ADS1115打造高精度多通道电压监测系统

在电子制作和电路调试过程中，电压测量是最基础也最频繁的操作之一。虽然万用表可以满足基本需求，但当我们需要同时监测多个测试点、记录电压变化趋势或测量微小电压差时，传统工具就显得力不从心。本文将带你用Arduino UNO开发板和ADS1115模数转换模块，打造一个功能强大的多通道电压监测系统，不仅能同时测量四个独立通道的电压，还能处理正负电压信号，精度远超普通万用表。

这个项目的独特价值在于它的灵活性和扩展性。通过编程配置，你可以自定义测量范围（从±256mV到±6.144V）、采样速率（8-860次/秒），并选择单端或差分测量模式。最终成果可以作为一个独立的电压表使用，也可以集成到更大的项目中作为数据采集模块。无论是电源质量监测、传感器信号分析还是实验数据记录，这个DIY工具都能大显身手。

1. 硬件选型与核心组件解析

1.1 为什么选择ADS1115模块

ADS1115是德州仪器(TI)推出的一款16位精度模数转换器(ADC)，相比Arduino UNO内置的10位ADC，它的分辨率提高了64倍。这意味着在相同的电压范围内，ADS1115能够检测到更微小的电压变化——对于测量传感器信号或微小电压差至关重要。

模块的核心特性包括：

• 16位高分辨率：理论最小可检测电压变化约0.1875mV（在±6.144V量程下）
• 可编程增益放大器(PGA)：支持±6.144V、±4.096V、±2.048V、±1.024V、±0.512V、±0.256V六种量程
• 多路输入：4个单端输入或2个差分输入通道
• I2C接口：仅需两根信号线即可与Arduino通信
• 低功耗设计：连续转换模式下仅消耗150μA电流

提示：ADS1115的PGA功能特别实用，它能自动放大微小信号，无需外接放大电路即可直接测量热电偶、称重传感器等输出的毫伏级信号。

1.2 Arduino UNO作为控制核心的优势

虽然市面上有更强大的开发板，但Arduino UNO仍然是此类项目的理想选择：

• 丰富的库支持：几乎所有常见传感器都有现成的库文件
• 稳定的I2C通信：硬件I2C接口确保与ADS1115的可靠数据传输
• 充足的IO资源：即使使用I2C接口，仍有足够引脚连接显示屏或按钮
• 广泛的兼容性：项目完成后可以轻松移植到其他Arduino兼容板

1.3 所需材料清单

要完成本项目，你需要准备以下组件：

2. 硬