单片机芯片读取ADC的值,数值在抖动,怎么办?

ID:1107043 · 发表于 2024-3-4 16:38

各位大佬。我现在遇到了个问题。我现在使用的是STM32G030单片机芯片。我需要读取一个引脚的ADC数值。我的期望是他可以比较稳定的在一个数值，波动范围小一点。现在结果发现数波动较。目前我使用了过滤采集的数值。即连续读取10个数，去2个最大2个最小，取剩下的平均值。可是还是不行。在暂时不改电路的基础上（即在采集ADC的线路加电阻电容过滤.），各位大佬教教我！

ID:1110945 · 发表于 2024-3-4 19:33

单片机的adc，都说是12位，其实能保证有效的精度只有8位，
好一点的能有10位有效精度，能到11位或以上精度的单片机非
常少。本来就是附加的功能，你的期望值不能太高。
你可以选择带16bit-adc功能的单片机呀，或者外加专门的adc芯
片。

ID:1059013 · 发表于 2024-3-4 20:16

取样等待时间太短的原因吧

ID:883242 · 发表于 2024-3-4 20:29

那就多读几个数，直到满意为止。

ID:401564 · 发表于 2024-3-4 21:01

ADC引脚有个104的电容就行了,加太大电容影响"真实"数据
ADC的结果一定是抖动的,像万用表这种也是加了滤波的
在单片机上,平均值滤波是最常用的,它基本能解决大多数的应用
至少平均130次,然后再去掉最大和最小,数据位移一下,相对会好很多
10次就太少了

ID:453974 · 发表于 2024-3-5 09:09

增加读取时间，看看波动大不大，如果大的话考虑来个电容滤波

ID:41656 · 发表于 2024-3-5 11:28

没有电路不好判断。1、检查电源是否稳定是否有杂波，用示波器看看，G030的基准就是电源电源不稳定测量值自然会跳；2、检查是否切换通道，切换通道时候要预留足够的采样时间；3、检查前端电路是否稳定是否有噪声源；4、检查测量信号

ID:910742 · 发表于 2024-3-5 13:37

所谓波动大不知大到什么程度？g030的adc还是可以的，这是间隔0.1秒转换一次7号碱性电池的结果，可以参考下（ 64Mhz，adc分频=2，采样时间=1.5，Vref直连Vdd）
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ID:1107043 · 发表于 2024-3-5 14:16

Y_G_G 发表于 2024-3-4 21:01
ADC引脚有个104的电容就行了,加太大电容影响"真实"数据
ADC的结果一定是抖动的,像万用表这种也是加了滤波 ...

很遗憾，均值滤波这个方法，我测试了一下没有区别，还是一样的波动

ID:1107043 · 发表于 2024-3-5 14:23

aidianzi 发表于 2024-3-5 11:28
没有电路不好判断。1、检查电源是否稳定是否有杂波，用示波器看看，G030的基准就是电源电源不稳定测量值自 ...

1，电源的话，已经使用滤波器测过了，很平稳。
2，这个芯片使用一个ADC,我采用的是连续转换，当一个通道装换结束了，自动切换到下一个通道转换。
3，噪音的话，有一个风扇，不过确实有一定的声音，但是我读取电源到芯片的却很稳定。
4，目前就是测量信号很不稳定，

ID:1048132 · 发表于 2024-3-5 15:40

多次采样然后取平均试试看

ID:1112216 · 发表于 2024-3-5 15:55

增加一级跟随器，减少采样对电压的影响

ID:401564 · 发表于 2024-3-5 16:20

c8t6 发表于 2024-3-5 14:16
很遗憾，均值滤波这个方法，我测试了一下没有区别，还是一样的波动

static u32 adc_sum = 0;
u16 adc_avg = 0;
adc_sum +=ADC的数字量;
adc_avg = adc_sum >> 5;
adc_sum -= adc_avg;
更改右移位数,就等于更改平均了,相对是比较平稳
但这好处也只是相对的,平均次数越多,反应也是越慢

ID:1112237 · 发表于 2024-3-5 18:40

取多组数值求平均值

ID:230500 · 发表于 2024-3-5 20:16

RC滤波不能省；固定的一个稳定值是不可能的，内部也是通过电容充放电逐次逼近式采集；多采集几次，再取平均算法，程序上采集速度越慢越稳。

ID:1059013 · 发表于 2024-3-5 20:35

模拟电压本来就是量子化的，没有波动才不对

ID:1107043 · 发表于 2024-3-6 11:06

fishafish 发表于 2024-3-5 20:35
模拟电压本来就是量子化的，没有波动才不对

我了解，在理论上是无限趋向于稳定，有波动我也可以接受，但是他波动在忽高忽低的，而且偏差在+-20mv这我就有点难受了

ID:1107043 · 发表于 2024-3-6 11:08

lidawei1 发表于 2024-3-5 13:37
所谓波动大不知大到什么程度？g030的adc还是可以的，这是间隔0.1秒转换一次7号碱性电池的结果，可以参考下 ...

我的波动大约是在20mv上下偏移
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1555，这些之类的波动

ID:1107043 · 发表于 2024-3-6 11:09

eddy123 发表于 2024-3-5 15:40
多次采样然后取平均试试看

目前就是这么测试的，还是有一些峰值的波动出现，不过还没有在期望之内

ID:1107043 · 发表于 2024-3-6 11:17

Y_G_G 发表于 2024-3-5 16:20
static u32 adc_sum = 0;
u16 adc_avg = 0;
adc_sum +=ADC的数字量;

有点不太了解这个原理

ID:401564 · 发表于 2024-3-6 12:50

c8t6 发表于 2024-3-6 11:17
有点不太了解这个原理

adc_sum +=ADC的数字量;//每次运算都是把ADC的数字量累加
adc_avg = adc_sum >> 5;//位移就是除法运算了,位移3位就是除以8,得到平均值
adc_sum -= adc_avg;//累加的这个变量每次都减去平均值,这样做是不会溢出,每次运算都有前面的数据参与
adc_avg 这个是最终的值
这个算法比先累加8次,再除以8,然后把累加变量清除,代码更简单,显示更平

ID:910742 · 发表于 2024-3-6 13:35

c8t6 发表于 2024-3-6 11:08
我的波动大约是在20mv上下偏移
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1542

波动这么大肯定不能靠滤波的方法解决，可以先检查一下电路是否有干扰，看看电源有没有问题，输入的线尽量短，或者先短路输入看看波动多少。

ID:170975 · 发表于 2024-3-6 15:23

很可能就原始信号的噪声吧。

ID:1107043 · 发表于 2024-3-6 16:44

Y_G_G 发表于 2024-3-6 12:50
adc_sum +=ADC的数字量;//每次运算都是把ADC的数字量累加
adc_avg = adc_sum >> 5;//位移就是除法运算了 ...

不用把他们先排序，然后在去最大最小值，然后除于个数么？

ID:1107043 · 发表于 2024-3-6 16:45

Y_G_G 发表于 2024-3-6 12:50
adc_sum +=ADC的数字量;//每次运算都是把ADC的数字量累加
adc_avg = adc_sum >> 5;//位移就是除法运算了 ...

NUM_SAMPLES = 10；
while (1)
{
uint32_t adc_values1[NUM_SAMPLES]={0};
uint32_t adc_values2[NUM_SAMPLES]={0};
uint32_t sum1 = 0;
uint32_t sum2 = 0;
uint32_t ADC_num7 = 0;
uint32_t ADC_num0 = 0;
// 采集十次ADC1和ADC2的值
for (int i = 0; i < NUM_SAMPLES; i++)
{
uint32_t A0;
uint32_t A7;
// 采集ADC1的值
HAL_ADC_Start(&hadc1);
while (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100) != HAL_OK);
A0 = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //调整
adc_values1[i] = (A0*3000)/4096;
// 采集ADC2的值
HAL_ADC_Start(&hadc1);
while (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100) != HAL_OK);
A7 = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //采集
adc_values2[i] = (A7*3000)/4096;
}
bubble_sort(adc_values1,NUM_SAMPLES);
bubble_sort(adc_values2,NUM_SAMPLES);
// 去掉ADC1数组中的最大值和最小值
for (int i = 3; i < NUM_SAMPLES - 4; i++) {
sum1 += adc_values1[i];
}
// 去掉ADC2数组中的最大值和最小值
for (int i = 3; i < NUM_SAMPLES - 4; i++) {
sum2 += adc_values2[i];
}
// 计算打印平均值
ADC_num0 = sum1 /4;
ADC_num7 = sum2 /4;
printf("\n电位器数值：%d \r\n",ADC_num0);
printf("ADC采集数值：%d \r\n",ADC_num7);
}

复制代码

这是我目前的算法

ID:910742 · 发表于 2024-3-6 18:23

c8t6 发表于 2024-3-6 16:45
这是我目前的算法

真要滤波的话设置256过采样、右移位数8就行了，直接硬件256个数取平均，不需要什么算法。
不过觉得应该查查是哪里出现的波动，短路输入看看。
下面是输入短路后的情况，没有滤波，没有过采样。
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ID:1059013 · 发表于 2024-3-6 21:06

明显分压电阻太大？一般2k不会

ID:401564 · 发表于 2024-3-6 23:21

c8t6 发表于 2024-3-6 16:44
不用把他们先排序，然后在去最大最小值，然后除于个数么？

电路没有很大的干扰,就不需要
我这个基本只用于电源电压和温度之类的ADC,之前也有过去掉两头的数值,但实际上没啥区别,为了代码简单,就不用去最大和最小了

ID:420836 · 发表于 2024-3-7 08:35

请先检查参考电压，确保电压源稳定且无噪声。

ID:1007896 · 发表于 2024-3-7 09:59

ADC来的数据变化太快，你可以用定时器每隔一段时间如100ms读取一次数据，然后再处理。

ID:1074206 · 发表于 2024-3-7 10:36

增加硬件滤波或者软件滤波，但是要考虑实施性

ID:1107043 · 发表于 2024-3-7 13:56

lidawei1 发表于 2024-3-6 18:23
真要滤波的话设置256过采样、右移位数8就行了，直接硬件256个数取平均，不需要什么算法。
不过觉得应该 ...

我这个运行步骤是
1；风扇启动把高压离子吹出来。进过钢网；
2；钢网采集离子，经过放大电路放大得到电压；
3；把得到的电压进行ADC转化；
4：通过ADC判断是否在范围，不在范围则改变PWM；
5：PWM改变高压的电压，从而也影响到钢网采集的离子：

ID:1107043 · 发表于 2024-3-7 13:58

kk17328 发表于 2024-3-7 10:36
增加硬件滤波或者软件滤波，但是要考虑实施性

后续的升级是需要的。现在第一版本，只要确保在范围内即可。大约是上下浮动10mv左右

ID:1107043 · 发表于 2024-3-7 13:59

Y_G_G 发表于 2024-3-6 23:21
电路没有很大的干扰,就不需要
我这个基本只用于电源电压和温度之类的ADC,之前也有过去掉两头的数值,但实 ...

我这个的话，我使用示波器查看查看了曲线，会有一小段的起伏不定的峰值

ID:1107043 · 发表于 2024-3-7 14:01

yaofuming 发表于 2024-3-7 09:59
ADC来的数据变化太快，你可以用定时器每隔一段时间如100ms读取一次数据，然后再处理。

尝试过了。我给了固定不变的值；读取的是比较稳定。但是在代码中去调节的话，就会有波动

ID:401564 · 发表于 2024-3-7 16:57

c8t6 发表于 2024-3-7 13:56
我这个运行步骤是
1；风扇启动把高压离子吹出来。进过钢网；
2；钢网采集离子，经过放大电路放大得到电 ...

感觉这东西就跟采集空气中的PM2.5一样,所采集到的数据是做不到非常稳定的值的,它本身就不是稳定的值
你可以尝试256次平均值看一下效果

ID:1107043 · 发表于 2024-3-8 08:22

Y_G_G 发表于 2024-3-7 16:57
感觉这东西就跟采集空气中的PM2.5一样,所采集到的数据是做不到非常稳定的值的,它本身就不是稳定的值
你 ...

好的。我尝试一下

ID:361553 · 发表于 2024-3-8 10:05

加运放

ID:828160 · 发表于 2024-3-8 15:53

一分钟读一次，就不抖了。

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