ADS1115 16位 ADC 模块详解：特性、引脚、Arduino 与树莓派接口指南

您是否正在开发汽车电子、高精度仪器、电池监测或需要将微弱模拟信号高精度数字化的项目？ADS1115 —— 这款 16 位、低功耗、带可编程增益放大器（PGA）的 I²C 接口 ADC，正是您的理想选择。

本文将从器件架构、关键参数、引脚定义、Arduino 与树莓派接口实战、负电压测量能力等维度全面解析，帮您快速集成高精度采集链路。

ADS1115 是什么？

ADS1115 是 TI 推出的16 位 Δ-Σ 模数转换器，内置基准基准源、振荡器、PGA 与输入多路复用器，通过 I²C 接口（标准/快速/高速模式）与主控通信。单电源 2.0V~5.5V 工作，极低功耗（连续转换模式典型 150 μA），支持单次转换自动休眠模式，极适合电池供电场景。

ADS1115 模块实物

图片来源：Wikimedia Commons

核心工作机制

• 转换率：8~860 SPS 可编程（配置寄存器 DR 位设定）
• PGA 可编程增益：2/3×, 1×, 2×, 4×, 8×, 16× 对应满量程 ±6.144V ~ ±0.256V，可测量超供电轨信号（输入钳位在 VDD+0.3V/GND-0.3V）
• 输入多路复用：4 路单端（AIN0~AIN3）或 2 路差分（AIN0-AIN1, AIN2-AIN3）
• I²C 地址：ADDR 引脚接 GND/VDD/SDA/SCL 对应 0x48/0x49/0x4A/0x4B，单总线可挂 4 片
• 数据格式：16 位有符号补码，正满度 32767，负满度 -32768
• 报警/比较器：可配置阈值触发 ALERT/RDY 引脚

ADS1115 关键特性一览

• 超小尺寸：2.0 × 1.5 × 0.4 mm (WSON-10) / 模块板约 15×20 mm
• 单次/连续转换模式，上电自动初始化
• 基准源内置，外部基准可选
• 转换率可编程：8, 16, 32, 64, 128, 250, 475, 860 SPS
• 静态电流：<1 μA（掉电模式），150 μA（连续 860 SPS）
• 工作温度：-40°C ~ +125°C
• I²C 时序：标准 100 kHz、快速 400 kHz、高速 3.4 MHz

引脚配置（模块常见 10Pin 排针）

ADS1115 与 Arduino 接口实战

工程师正在连接 ADS1115 与 Arduino

Arduino 与 ADS1115 接线图

硬件清单

• ADS1115 模块 ×1
• Arduino Nano/Uno ×1
• 面包板 ×1
• 杜邦线 若干
• I²C LCD1602（可选，用于脱机显示）

Arduino Nano

步骤 1：原理图接线

1. ADS1115 VDD → Arduino 5V (或 3.3V)，GND → GND
2. SCL → A5 (Uno/Nano) / D21 (Mega)，SDA → A4 / D20
3. ADDR → GND（固定地址 0x48，最常用）
4. 待测信号接 A0~A3（单端接地参考，差分接两通道）

步骤 2：串口打印读取代码（单端模式）

安装库：Arduino IDE → 库管理器搜索 “Adafruit ADS1X15” 安装。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1X15.h>

Adafruit_ADS1115 ads(0x48);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  ads.setGain(GAIN_ONE);        // ±4.096V, 1 bit = 0.125 mV
  ads.begin();
}

void loop() {
  for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
    int16_t raw = ads.readADC_SingleEnded(i);
    float voltage = raw * 0.125F / 1000.0F;  // mV → V
    Serial.print("A"); Serial.print(i); Serial.print(": ");
    Serial.print(raw); Serial.print(" (");
    Serial.print(voltage, 3); Serial.println(" V)");
  }
  Serial.println("---");
  delay(1000);
}

打开串口监视器 9600 波特率，即可看到 4 通道实时电压值。

步骤 3：I²C LCD 显示读数

安装 LiquidCrystal_I2C 库，初始化 LCD 地址（常见 0x27/0x3F），在 loop 中将电压字符串写入 LCD。代码结构同上，仅将 Serial.print 替换为 lcd.print 并设置光标位置。

ADS1115 与树莓派接口实战

ADS1115 与树莓派 I²C 连接

步骤 1：硬件接线

• ADS1115 VDD → 树莓派 3.3V (Pin 1)，GND → GND (Pin 6/9/14/20/25/30/34/39)
• SDA → GPIO 2 (Pin 3)，SCL → GPIO 3 (Pin 5)
• ADDR → GND（地址 0x48）

步骤 2：启用 I²C 并安装 Python 库

1. sudo raspi-config → Interface Options → I2C → Enable → Finish → 重启
2. 安装依赖：sudo apt update && sudo apt install -y python3-pip python3-smbus i2c-tools
3. 检测设备：i2cdetect -y 1 应显示 0x48
4. 安装 Adafruit 库（推荐源码安装获取例程）：

   git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_ADS1x15.git
   cd Adafruit_Python_ADS1x15
   sudo python3 setup.py install
   

步骤 3：Python 读取示例

import time
import Adafruit_ADS1x15

adc = Adafruit_ADS1x15.ADS1115(address=0x48, busnum=1)
GAIN = 1  # ±4.096V

print("Reading ADS1115 channels 0-3...")
while True:
    for i in range(4):
        raw = adc.read_adc(i, gain=GAIN)
        voltage = raw * 0.125 / 1000.0
        print(f"A{i}: {raw:6d} ({voltage:.3f} V)")
    print("-" * 30)
    time.sleep(1)

步骤 4：从 PyPI 安装（可选）

pip3 install adafruit-ads1x15（注意：PyPI 版不含例程，需另行下载示例代码）。

ADS1115 能测量负电压吗？

能。 ADS1115 采用差分输入架构，单电源供电下仍可测量负向差分电压（AINx - AINy < 0）。输出为有符号 16 位补码，负电压对应负数码值。单端模式下输入钳位在 GND-0.3V，不可直接测负压；需改用差分模式（如 AIN0-AIN1，A0 接信号，A1 接地）测量相对地的负电压。

结语

ADS1115 凭借 16 位高分辨率、可编程 PGA、I²C 易用接口与极低功耗，成为电池监测、传感器信号调理、精密仪器、工业采集的首选 ADC。本文提供了从硬件接线到 Arduino/树莓派软件实战的完整指引。如需更高通道数（ADS1118/ADS1119）、更高速率（ADS1115 860 SPS 上限）或同步采样方案，欢迎咨询我们获取选型建议。