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標題: stc8單片機自帶ADC值跳動嚴重,采樣數據波動很大 [打印本頁]

作者: lidong85 時間: 2019-4-21 12:54
標題: stc8單片機自帶ADC值跳動嚴重,采樣數據波動很大
本帖最后由 lidong85 于 2019-4-22 15:24 編輯

STC8A8K64S4A12單片機用自帶ADC進行轉換，硬件采用高精度連接模式（TL431），采樣數據波動很大請問是什么原因？采樣值如圖：

，最小和最大相差100+。程序如下：

使用一個22K的可調電阻來改變采樣電壓，可調電阻兩端分別連Vref和地，中間抽頭接在P1.0上。
我使用的是某寶買的簡易開發板，基準電壓為TL431的輸出電壓，同時我把這個電壓也作為負載的供電電壓。如圖：

我懷疑是采樣端沒有進行硬件濾波的原因造成的，因為P1.0口沒有任何的RC電路。

作者: Y_G_G 時間: 2019-4-22 10:37
你那些25XX是什么,是2500mV嗎?
電路圖搞上來看一下
數據波動原因:C語言本身計算的誤差,但并不大
ADC采樣的誤差,這個數據變化比較大,原因很多,電源的波動,外部的干擾都有可能,說不清楚,我用示波器看過ADC的端口的波形,有的時候會有20mV左右的波動,就算是加了一個電容也是這樣的.
STC8A系列是12位的ADC,你想要好一點的ADC結果,那就取12位的運算結果
ADC的參考電壓要用TL431來作為參考電壓,電壓取值為:4.096V,不是5V的VCC,我的電路給你參考ADC采樣的次數設定為128次或者256次,然后再平均值

作者: yaoji123 時間: 2019-4-22 14:56
這樣結果是正常的，可采用軟件濾波減少波動。方法：連續采集10次，去除最大、最小各一個，余下8個取平均。

作者: lidong85 時間: 2019-4-22 15:34

Y_G_G 發表于 2019-4-22 10:37
你那些25XX是什么,是2500mV嗎?
電路圖搞上來看一下
數據波動原因:C語言本身計算的誤差,但并不大

謝謝指教。回答您幾個問題。
1.25XX是ADC采樣的12位結果，我轉換成10進制然后通過串口輸出。
2.我的基準使用的是TL431輸出的2.5V，沒有用示波器觀察電源的波動情況。
PS：電路圖我已經在原帖中進行了更新。

還有3個問題想請教：
1.您給出的電路圖中ADC的參考電壓端并聯兩套47u電解電容和104的瓷片電容的目的是什么？用一套行不行？
2.ADC的采樣口是不是要加RC進行濾波，一般要加多大的？
3.模擬通道的地和電源地您是如何進行隔離的？

作者: lidong85 時間: 2019-4-22 15:37

yaoji123 發表于 2019-4-22 14:56
這樣結果是正常的，可采用軟件濾波減少波動。方法：連續采集10次，去除最大、最小各一個，余下8個取平均。

您說的對，我之前確實沒有加上軟件濾波，加上軟件濾波后效果也不是太明顯，是不是應該考慮硬件濾波，如何加？

作者: Y_G_G 時間: 2019-4-23 08:51
1:參考電壓那的電容你用一個100uF和一個104的也行,我主是沒有那么大的,才用兩個的
2:如果你ADC的采樣端口是由運放輸出的,那么就并聯一個104電容和一個10K電阻試一下.如果只是一個電壓的采樣而已,那就一個104就可以了,不需要其它的電路了
3:電路中如果沒有高頻信號和大電流,地實際上不用管的,聯通就可以
但如果是有高頻信號,你就得對地進行一定隔離,給你一個電路參考一下
如果可以的話,你采樣的次數要多一些,130次,然后再減去一個最大值和一個最小值,再除以128,這效果會好一點
不管是參考電壓還是采樣的平均次數,都盡可能的和2的次冪有關2.048V 4.096V 32 64 128,不要取10進制的整數100次,2.500V之類的,如果你了解編譯的原理你就會知道為什么要取這些值了,網上也會有專門的2.048V或者4.096V的基準電壓源賣的

作者: lidong85 時間: 2019-4-24 18:31

Y_G_G 發表于 2019-4-23 08:51
1:參考電壓那的電容你用一個100uF和一個104的也行,我主是沒有那么大的,才用兩個的
2:如果你ADC的采樣端口 ...

并聯了電容還是沒有解決，懷疑是VREF不穩定。

作者: Y_G_G 時間: 2019-4-24 19:46

lidong85 發表于 2019-4-24 18:31
并聯了電容還是沒有解決，懷疑是VREF不穩定。

你采樣的次數是多少次？

作者: wqjhj 時間: 2019-4-24 20:31
問題出在基準電壓使用TL431，他只能做為基準電壓用，不能用于負載電壓

作者: lidong85 時間: 2019-4-26 10:45

wqjhj 發表于 2019-4-24 20:31
問題出在基準電壓使用TL431，他只能做為基準電壓用，不能用于負載電壓

沒錯，這個是正解，接上負載后TL431的波動就特別大，我用示波器測了。

作者: 伊和蘇 時間: 2019-5-25 21:35
樓主大大，能將您的這個程序發我借鑒下嗎？

作者: ljb68 時間: 2019-5-28 07:50
剛好遇到同問題，參考了

作者: irisice008 時間: 2019-5-28 11:31
需要加入濾波算法，比如中值濾波，遞推平均濾波等，數值會穩定很多

作者: miyuhao 時間: 2019-6-9 19:21
樓主可以把你說的那個最大值最小值然后平均值那個給我看看么

作者: 太陽的心 時間: 2020-2-28 17:09
我也是遇到這個問題，中位值濾波用了，也不行，測ad口電壓很穩定的，就是讀取出來跳動很大，中位值取的40次濾波,還是不行，而且adc還不滿，最大沒有4096，濾波都做了，地也隔離了就是不行

作者: Y_G_G 時間: 2020-2-29 08:26

太陽的心發表于 2020-2-28 17:09
我也是遇到這個問題，中位值濾波用了，也不行，測ad口電壓很穩定的，就是讀取出來跳動很大，中位值取的40次 ...

ADC本身就不是一個穩定的，就算是硬件ADC也是要有一定的濾波的
你取值的方法不對
并不是你進行了多次的ADC然后平均就能得到一個平均值的
打個比方：進入ADC中斷或者函數調用ADC，你進行一次ADC之后，ADC結果的值為：1024，如果你直接再進行39次ADC，結果基本上也都是1024.下一次再進行ADC的時候，結果可能是1000，顯示就會有波動了
我的方法是：進行一次ADC之后，保存ADC結果了，就選擇一個不用的通道進行一次ADC，然后再來進行一次當前通道的ADC，不用擔心速度的問題，使用中斷就可以了
你去看一下這個單片機的ADC框圖，就會理解我說的了

作者: lyl44 時間: 2020-2-29 18:17
stc精度也就這樣，一般五次取平均值就可以了。

作者: 余生不負 時間: 2020-3-5 22:52
說一下我用STC8A8K，12位AD的經驗，也是按照PDF資料這個搭建的電路，程序不加軟件慮波直接出來的結果跳變特別嚴重，后面想是不是電壓不穩點，用示波器看TL431的2.5V有一點點波浪，不穩點，后面我直接把TL431直接去了，直接5v做基準，數據跳變就沒有多大厲害，然后在程序里面加個平均值慮波，數據很穩點，如果數據轉換出來不穩點，應該檢查TL431的2.5V有沒有波浪，和通道輸入的慮波，還有電源電壓有沒有很大波浪。

作者: 余生不負 時間: 2020-3-5 22:57

太陽的心發表于 2020-2-28 17:09
我也是遇到這個問題，中位值濾波用了，也不行，測ad口電壓很穩定的，就是讀取出來跳動很大，中位值取的40次 ...

示波器看一下電源電壓穩點不，然后看TL431的2.5V，我之前就是2.5V示波器看了有一點點文波，我直接把431去了，AVCC經過510R電阻5v直接上，不要2.5v,程序里面加了平均值慮波，轉換的結果顯示 0-30V電壓，結果穩的一批，效果杠杠的

作者: lenceliu 時間: 2020-3-6 19:30

余生不負發表于 2020-3-5 22:57
示波器看一下電源電壓穩點不，然后看TL431的2.5V，我之前就是2.5V示波器看了有一點點文波，我直接把431去 ...

“AVCC經過510R電阻5v直接上”的意思是AVCC經過510R連接到Vref嗎？為什么要加電阻，直接連上不可以嗎

作者: nhlieaiong 時間: 2020-3-14 11:12
我正在用stc8a8k64s4a12做了個產品，正好用到pt100溫度采集，用adc0采集，官方的高精度電路和官方的代碼，數據變化的厲害，變化幅度有5%，我采用先取10次數據去掉最大和最小再取平均值還是有跳動，然后取100次數據去掉最大和最小再取平均值還是有跳動，最后取100次數據去掉最大和最小再取平均值，把取得100次的平均值再取1000次平均值后就穩定了，一點跳動也沒有，其實也不用取這么多次，因為單片機的資源充足，時間有限我就沒再繼續增減數值做實驗，就這樣用了，最后把代碼奉上
void ADC_Isr() interrupt 5
{
static uint8 i = 0,j = 0;
uint8 max,min;
uint16 tmp;
ADC_CONTR &= ~0X20; //清零ADC_FLAG
if(i<100)
{
if(j<100)
{
adcstr[j] = 255-ADC_RES;
j ++;
}
else
{
tmp = 0;
for(j=0;j<100;j++)
{
tmp += adcstr[j];
}
max = min = adcstr[0];
for(j=0;j<100;j++)
{
if(min>adcstr[j])
min = adcstr[j];
if(max<adcstr[j])
max = adcstr[j];
}
adcstr1[i] = (tmp-min-max)/98;
j = 0;
i ++;
}
}
else
{
tmp = 0;
for(i=0;i<100;i++)
{
tmp += adcstr1[i];
}
max = min = adcstr1[0];
for(i=0;i<50;i++)
{
if(min>adcstr1[i])
min = adcstr1[i];
if(max<adcstr1[i])
max = adcstr1[i];
}
temperature = (tmp-min-max)/98;
i = 0;
}
ADC_CONTR |= 0X40; //關閉ADC
}

作者: nhlieaiong 時間: 2020-3-14 11:15
void ADC_Isr() interrupt 5
{
static uint8 i = 0,j = 0;
uint8 max,min;
uint16 tmp;
ADC_CONTR &= ~0X20; //清零ADC_FLAG
if(i<100)
{
if(j<100)
{
adcstr[j] = 255-ADC_RES;
j ++;
}
else
{
tmp = 0;
for(j=0;j<100;j++)
{
tmp += adcstr[j];
}
max = min = adcstr[0];
for(j=0;j<100;j++)
{
if(min>adcstr[j])
min = adcstr[j];
if(max<adcstr[j])
max = adcstr[j];
}
adcstr1[i] = (tmp-min-max)/98;
j = 0;
i ++;
}
}
else
{
tmp = 0;
for(i=0;i<100;i++)
{
tmp += adcstr1[i];
}
max = min = adcstr1[0];
for(i=0;i<100;i++)
{
if(min>adcstr1[i])
min = adcstr1[i];
if(max<adcstr1[i])
max = adcstr1[i];
}
temperature = (tmp-min-max)/98;
i = 0;
}
ADC_CONTR |= 0X40; //關閉ADC
}

作者: nhlieaiong 時間: 2020-3-14 11:16
第一次發的代碼有個錯誤第二次的改正了

作者: timeabcd 時間: 2020-3-25 16:16
同問呢！

作者: timeabcd 時間: 2020-3-25 16:16
這樣結果是正常的，可采用軟件濾波減少波動。方法：連續采集10次，去除最大、最小各一個，余下8個取平均。

作者: sduking 時間: 2020-3-25 16:42
基準芯片TL431驅動能力不夠的話，在后面加一個運放跟隨，增加驅動電流，或者直接換一個基準源就行了。樓上的幾位提得都對，應該軟件采集后濾波，平均值，中值濾波都可以，信號到AD輸入端，接一個104的電容濾波，中間可以串一個25-50歐的小電阻

作者: 上善若水001 時間: 2020-3-25 17:05
都是好經驗，學習了！

作者: 余生不負 時間: 2020-3-25 20:12

lenceliu 發表于 2020-3-6 19:30
“AVCC經過510R電阻5v直接上”的意思是AVCC經過510R連接到Vref嗎？為什么要加電阻，直接連上不可以嗎

不加也可以，因為我把431拿掉了。

作者: 余生不負 時間: 2020-3-25 20:20

sduking 發表于 2020-3-25 16:42
基準芯片TL431驅動能力不夠的話，在后面加一個運放跟隨，增加驅動電流，或者直接換一個基準源就行了。樓上 ...

用不著那么麻煩，只要AVCC穩定5V直接上，測量范圍0-5V，你要是用431，范圍就是0-2.5V，這個不好用。

作者: fzhlpp 時間: 2020-3-26 02:18
mark最近用到STC8a系列12位AD,希望能用到。。。

作者: pcbboy 時間: 2020-3-26 08:58
431用處不大，看好5V電壓紋波比這個重要，用過STC15w32s4 10ADC 精度也能做到10mV

作者: aking991 時間: 2020-3-26 09:23
我認為是你計算直接用5V的參數值作計算的，你最好測一下現在板上工作的實際電壓值，然后代入這個值進行計算就OK了，不然就讀取芯片內部的基準源再計算MCU的工作電壓會更穩定

作者: TTQ001 時間: 2020-3-26 09:48
似乎參考電壓存在一些問題，如果它平均波動20 mV，則轉換后的結果波動可能是平均20點或更大。

作者: 1113634577 時間: 2020-5-17 10:24
首先，VREF穩壓輸出要加10uF，TL431也有品質好壞。其次采集端口要串接電阻并加104電容

作者: TTQ001 時間: 2020-5-17 21:43
試添加軟件濾波器以平均模擬讀數，以消除轉換中的較大波動。

作者: xtp1230 時間: 2020-5-30 13:58
431基準電壓輸出濾波電容不能太大，104都大了，用102吧，要不然基準電壓都不穩，用示波器觀察有紋波的。

作者: 阿祥爺 時間: 2020-6-28 18:46
同問

作者: 單片機愛好者223 時間: 2020-6-30 13:51
MCU_VCC和模擬Vref 要分開，TL431輸出電容不夠大

作者: xingzhihaodz 時間: 2020-7-14 18:59
STC的ad輸入是沒有緩沖的，內阻很小

作者: TTQ001 時間: 2020-7-15 08:46
305/5000
ADC值波動的原因有很多，您需要檢查參考電壓是否穩定，或者是否存在接地噪聲，或者信號調節電路中是否有正確的低通濾波器。從軟件的角度來看，您需要軟件過濾器算法來平均測量值。

作者: univers 時間: 2020-7-15 16:43
這樣波動正常的很，樓主你用這TL431就注定了波動，怎么搞都沒用的，
想要高精度的，必須要用其它的高精度，超低溫漂的基準，基準這里用5PPM-15PPM的溫漂器件，還有就是DAC供電引腳也要穩定。50PPm的器件，不跳來跳去才怪呢。
另外上樓上很多人都說了，DAC要檢測多次，再求和取平均值才對。

作者: 188610329 時間: 2020-12-2 16:43
先選ADC通道，再啟動ADC試試。
或者直接 ADC_CONTR = 0xc2; 選通道啟動一步到位。
TL431 即便不加電容，應該ADC轉換高8位應該也能保持穩定的數值的。

作者: cocolala 時間: 2020-12-4 10:20
你的問題不像是來源于硬件，但使用STC8A8K64S4A12單片機確實有幾點需要注意：
1、相對于之前的STC15及更早的單片機系列，STC8A有了ADC電源引腳及參考電壓引腳，所以單片機的最大IO口說是單片機總引腳數減去5（之前單片機是減去2，這個2就是VCC和GND）。
2、STC8A的ADC電源引腳及參考電壓引腳必須要接，否則單片機不會正常工作。參考電壓引腳接2.5V基準電壓沒有任何問題，而且這樣接只會提高ADC采樣的精度。
3、一定注意ADC引腳帶采集信號的電壓不要大于STC8A參考電壓引腳的電壓，即待測信號不要大于2.5V（如果采用的是2.5V電壓基準）。
4、附上一段ADC采集的源碼，對采集的結果沒有做任何軟件濾波的，效果也是剛剛的。

/**************************************************************************
功能描述：ADC口初始化
入口參數：無
返回值：無
*************************************************************************/
void ADC_config(void)
{
ADC_CONTR|=0x80; //開AD轉換電源
delay_ms(10); //適當延時等待AD轉換供電穩定
ADC_CONTR|=0x0E; //選擇P0.6作為模擬功能AD使用
ADC_CONTR&=0xFE; //選擇P0.6作為模擬功能AD使用
ADCCFG&=0xFC; //AD轉換速度為416個時鐘數轉換一次
ADCCFG|=0x0C; //AD轉換速度為416個時鐘數轉換一次
ADC_CONTR&=0xDF; //清AD轉換完成標志
EADC=0; //禁止ADC轉換中斷
ADCCFG|=0x20; //ADC轉換結果ADC_RES存高4位，ADC_RESL存低8位
ADC_CONTR|=0x40; //啟動AD轉換，ADC_START=1
}
/**************************************
功能描述：ADC口檢測AD轉換值函數
入口參數：無
返回值：ADC 12位數據
***************************************/
uint16 Get_ADC12bitResult(void)
{
uint16 AD_Dat=0;
ADC_CONTR&=0xDF; // 將ADC_FLAG清0
ADC_CONTR&=0xBF; //關閉AD轉換，ADC_START=0
//12位AD結果的高4位放ADC_RES的低4位，低8位在ADC_RESL
AD_Dat = ADC_RES; //將ADC_RES低4位移到應在的第9位至第12位
AD_Dat <<= 8;
AD_Dat|= ADC_RESL; //將ADC_RESL的8位移到應在的低8位
ADC_CONTR|=0x40; //啟動AD轉換，ADC_START=1
return AD_Dat;
}
/***************************************************************************
功能描述：讀取ADC采集的原始值
入口參數：無
返回值：實時原始值
**************************************************************************/
uint16 HandleADC(void)
{
uint16 Temp_signal;
//讀取采集的原始值
Temp_signal=Get_ADC12bitResult();
//返回采集的原始值
return Temp_signal;
}

5、再附上ADC的電路圖部分及實物圖片段，以鑒真相。

作者: 碥閑傳 時間: 2020-12-26 12:31
公開一個基本經驗：AD是高噪聲系統，無論怎么設法減少噪聲都是無用的，單次采樣絕對精度只有高5~6bit，其余低位均被噪聲淹沒，5%的誤差也可以可以，真要保證12bit精度，要求被采信號穩定，采樣數次然后算術平均

作者: dhc51 時間: 2020-12-26 15:20
STC8A的ADC電源引腳及參考電壓引腳必須要接，否則單片機不會正常工作。參考電壓引腳接2.5V基準電壓沒有任何問題，而且這樣接只會提高ADC采樣的精度。

作者: aking991 時間: 2020-12-26 16:08
我用讀內部基準源去換算，就很準啊，就算不用中值慮波法也還可以啊，跳動也就小數點后面第2、3位在一點跳動，還是不錯的啊

作者: xhaity 時間: 2020-12-26 16:51
基準源是作為基準用的，不能做電源用，輸出不了足夠的電流驅動負載，引起電壓波動

作者: rm543 時間: 2021-12-25 12:23
TL431輸出電容接0.1uF肯定是震蕩的，自己去查手冊的穩定性描述。
431想穩定電容要么小于等于1nF，要么大于10uF。

作者: 000ing 時間: 2023-5-4 16:17
如果我一份代碼，ADC采集以后分別10進制輸出和16進制輸出，發現16進制輸出的數據的折線圖有突變，就是在一定范圍內隨機隨時跳變一下。但是10進制很正常，10進制折線圖很平緩，沒有突變，這是為什么啊？

作者: coody_sz 時間: 2023-5-5 11:30
任何一個ADC都不會這么差的，何況我用STC8系列的MCU真的是穩如狗，精度高。
樓主最大問題，是碰到問題不用示波器測量一下電源、參考電壓、輸入電壓的紋波。
樓主用的TL431并聯104電容，基本上必然自激，示波器一看便知，那么多人分析，說的奧431自激的不多。
431輸出2.5V時內阻0.3歐姆，我從里不加電容。只有用于開關電源反饋那樣的，TL431處于放大狀態，在輸出和反饋端要串聯合適的RC消振。

作者: raobydz 時間: 2023-5-5 12:20
調整好采樣間隔時間，并用中值濾波就可以了

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