关于STC单片机的ADC问题请教

ID:612392 · 发表于 2020-9-13 21:16

各路大神，关于STC的51单片机的ADC有个问题一直不解。
以STC15W408AS-5V单片机为例，本身自带10位ADC。
当单片机的供电是5V的情况下，ADC采回数值为0xFF的时候，基本代表被采集电压是5V。
但是当单片机的供电电压不足5V，例如低到手册上的下限3.6V时，此时如果ADC采集数值是0xFF，那么这时候代表的电压是5V还是3.6V？我的理解应该是3.6V。
3.3V的单片机是同理吗？
我的场景是用电池直接供电，供电范围是2.5V-3.5V。如果随着电压的变化，ADC满量程代表的电压值是一直在变化的，怎么确定基准电压呢？用所谓的bandgap值可靠吗？不想再增加 TL431之类的基准源。
对于各位的回复，感激不尽。

ID:401564 · 发表于 2020-9-13 21:16

stc官方的数据手册说是1.27V左右,连它自己都是用"左右"这个词语,可想而知它是有一定误差的
不管你用多少电压供电,10位ADC都是1024个数字量,就是0-1023
你想利用内部参考电压来测量VCC,这个是可以的,但是,由于制造参数的误差,最终的结果会有正负0.15V左右的误差,这个是我实际使用测试得来的结果,一共测试了5PCS,没有一个是完全在1.27V的
如果你要完全达到10位ADC的精度,那就得按照STC官方的方法:先测试内部电压的ADC值,然后再以这个值来计算,每个单片机都要测试

ID:213173 · 发表于 2020-9-14 06:38

10位ADC在供电是5V的情况下，ADC采回数值为0x03FF时基本代表被采集电压是5V。当用电池供电时ADC满量程的电压值可能是变化的，每次采样前必须利用基准电压推算出现时VCC电压值。否则难以获取准确的AD值。基准电压源既可以由外部提供也可以利用内部BandGap电压来计算工作电压VCC。

ID:147710 · 发表于 2020-9-14 08:46

本帖最后由 XTXB 于 2020-9-14 10:16 编辑

用内部BandGap测电压，0.01V精度没压力，具体操作可以看这个贴子：http://www.51hei.com/bbs/dpj-192371-1.html

ID:612392 · 发表于 2020-9-14 09:25

wulin 发表于 2020-9-14 06:38
10位ADC在供电是5V的情况下，ADC采回数值为0x03FF时基本代表被采集电压是5V。当用电池供电时ADC满量程的电 ...

感谢回复，10位是0x03FF，0xFF是只取8位。

ID:612392 · 发表于 2020-9-14 09:26

Y_G_G 发表于 2020-9-14 08:22
stc官方的数据手册说是1.27V左右,连它自己都是用"左右"这个词语,可想而知它是有一定误差的
不管你用多少电 ...

感谢回复，所以说，利用TL431做一个基准电压，对于电池供电的ADC是很有必要的了。

ID:310961 · 发表于 2020-9-14 09:29

stc官方的数据手册说是1.27V左右,连它自己都是用"左右"这个词语,可想而知它是有一定误差的
不管你用多少电压供电,10位ADC都是1024个数字量,就是0-1023
你想利用内部参考电压来测量VCC,这个是可以的,但是,由于制造参数的误差,最终的结果会有正负0.15V左右的误差,这个是我实际使用测试得来的结果,一共测试了5PCS,没有一个是完全在1.27V的
如果你要完全达到10位ADC的精度,那就得按照STC官方的方法:先测试内部电压的ADC值,然后再以这个值来计算,每个单片机都要测试

ID:767423 · 发表于 2020-9-14 10:07

cjjdemon 发表于 2020-9-14 09:26
感谢回复，所以说，利用TL431做一个基准电压，对于电池供电的ADC是很有必要的了。

有内部BandGap，就不TL431了，AD基准用VCC，用一路AD测内部BandGap，然后换算出当前的VCC。电池供电我不喜欢外接基准，增加功耗。

ID:612392 · 发表于 2020-9-14 10:43

hsl32 发表于 2020-9-14 10:07
有内部BandGap，就不TL431了，AD基准用VCC，用一路AD测内部BandGap，然后换算出当前的VCC。电池供电我不 ...

是的，我也是基于功耗的考虑，不希望增加此类硬件。但用内部BandGap，楼上有人说有+/-0.15V的精度问题，你在实际使用BandGap作为参考，实际计算ADC采样后的偏差会有多大呢？

ID:401564 · 发表于 2020-9-14 11:28

cjjdemon 发表于 2020-9-14 09:26
感谢回复，所以说，利用TL431做一个基准电压，对于电池供电的ADC是很有必要的了。

这0.15V的误差是制造误差,并不是精度误差,要区分
单片机本身的ADC精度依然是保持着10ADC的精度,但BandGap的电压并不是绝对的数据手册上说的1.27V,它可能是1.17到1.37V之间,这个值在某个单片机中是固定的,最终的结果就会有0.15V左右的误差
所以,如果你要使用内部的参考电压测量的时候,要要按照官方的数据手册上的方法去使用
先是在VCC为5.00V的高精度电源下测量到BandGap的AD值,就可以知道这个BandGap的电压是多少了,以后计算就以这个计算得来的电压做参考电压
并不需要TL431的,也不用多次测量的,只要一个程序就可以了呀

ID:612392 · 发表于 2020-9-14 20:11

Y_G_G 发表于 2020-9-14 11:28
这0.15V的误差是制造误差,并不是精度误差,要区分
单片机本身的ADC精度依然是保持着10ADC的精度,但BandGa ...

谢谢，那如果这个产品量产，出货前还需要对BandGap再进行1次校准，把准确值写到EEPROM里，每次ADC采样都进行一次修正。

ID:401564 · 发表于 2020-9-14 23:23

cjjdemon 发表于 2020-9-14 20:11
谢谢，那如果这个产品量产，出货前还需要对BandGap再进行1次校准，把准确值写到EEPROM里，每次ADC采样都 ...

可以在程序里写入的,第一次运行,或者是按下某个按键就进行校准,然后就把这个值写入EEPROM,以后都是按照这个值来作为参考就可以了

ID:147710 · 发表于 2020-9-15 10:36

实际生产中，每片都要校准，感觉操作起来比较困难，实际上STC出厂时1.19V基准已校准，1%精度就是10mv左右，这个精度不知道能不能满足你的需求，如果不能，外界基准源会更省事一些。

这个是我用内部BandGap做的电压表：

ID:401564 · 发表于 2020-9-15 12:00

XTXB 发表于 2020-9-15 10:36
实际生产中，每片都要校准，感觉操作起来比较困难，实际上STC出厂时1.19V基准已校准，1%精度就是10mv左右， ...

哥们,你说的这个应该是STC8G系列的吧,楼主用的是STC15W系列的,并不一样的,而且,STC15W系列的官方手册也是已经说明了利用内部参考电压测量VCC的方法
而且,我在实际使用中也是测量到这个误差的,但这是制造误差而已,精度是有的,这个1.27V的参考电压,有个别的是1.21V左右,误差是0.05V左右,如果是3.6V的电压,换算出来的VCC就会有0.15V左右
每次校准其实也没有那么麻烦的,烧录电压准确就可以一次搞定的

ID:147710 · 发表于 2020-9-15 16:05

Y_G_G 发表于 2020-9-15 12:00
哥们,你说的这个应该是STC8G系列的吧,楼主用的是STC15W系列的,并不一样的,而且,STC15W系列的官方手册也是 ...

多谢指点！是STC8G，平时用的精度要求没那么高，所以没怎么留意，原以为芯片出厂时保存的那个BGVx每个值都不一样，应该是出厂时校准过的，想不到误差竟然有这么大！之前一直还纳闷，既然你已校准，干嘛还要我们再测量标定呢？
看了你的说明，看是不是这样的操作思路：接个按键，在程序中加一段代码，接上精准电源，按下按键，得到标定的BandGap值，自动存入eeprom，以后就利用这个标定值计算，而不用出厂BGVx值。

ID:401564 · 发表于 2020-9-15 16:30

XTXB 发表于 2020-9-15 16:05
多谢指点！是STC8G，平时用的精度要求没那么高，所以没怎么留意，原以为芯片出厂时保存的那个BGVx每个值 ...

是这么搞的了
如果是要防止误触发,还会把一个已经校准过的标志位写入EEPROM,说明已经校准过了,下次再按这个按键也不会触发校准程序了

ID:147710 · 发表于 2020-9-15 18:53

Y_G_G 发表于 2020-9-15 16:30
是这么搞的了
如果是要防止误触发,还会把一个已经校准过的标志位写入EEPROM,说明已经校准过了,下次再按 ...

这个主意好！

ID:612392 · 发表于 2020-9-15 19:08

Y_G_G 发表于 2020-9-15 16:30
是这么搞的了
如果是要防止误触发,还会把一个已经校准过的标志位写入EEPROM,说明已经校准过了,下次再按 ...

都是有实战经验的大佬！！感谢，大概明白怎么处理了。谢谢

ID:346329 · 发表于 2021-8-5 23:13

cjjdemon 发表于 2020-9-14 20:11
谢谢，那如果这个产品量产，出货前还需要对BandGap再进行1次校准，把准确值写到EEPROM里，每次ADC采样都 ...

挖个坟，这个值出厂已经校准过，并且写到了eeprom里面了，内存里也有，你只要读取就好了，根本没看过手册吧，烧录的时候，日志里面也有显示，厂家说的1.27左右，这个左右指的是对于芯片与芯片之间不固定，就是2颗芯片可能不同，单个芯片，这个值永远是固定的

ID:401564 · 发表于 2021-8-6 12:34

ploestar 发表于 2021-8-5 23:13
挖个坟，这个值出厂已经校准过，并且写到了eeprom里面了，内存里也有，你只要读取就好了，根本没看过手册 ...

STC的单片机并不是都像你说的那样的
至少STC15W408AS不是,在数据手册中并没有读取EEPROM内部参考电压的例程
而且,下载那是你选择之后会把参考电压值写入RAM,但并没有说明那是精确的内部参考电压
还有,如果是已经有了,那么,数据手册中强调的一定要很精准的电源来干嘛?不是多此一举吗?
我读取过程序存储器最后的内部电压,用来作为低电压检测功能,并不准确
所以,我现在用来DIY的单片机选择了STC8G系列,这个系列的内部参考电压是相对准确的

ID:839875 · 发表于 2021-9-13 12:14

adc的基准电压就是您单片机的供电电压，所以供电电压必须稳定

ID:624769 · 发表于 2021-9-13 15:20

Y_G_G 发表于 2021-8-6 12:34
STC的单片机并不是都像你说的那样的
至少STC15W408AS不是,在数据手册中并没有读取EEPROM内部参考电压的 ...

看你们挖坟挖的不亦乐乎，我也来两铲子，

STC15系列，已经有读取内部参考电压了，和8系列一样，可以从RAM读，也可以从CODE 读，只不过，本来是记录在ISP里面的，下载时够选末尾添加重要参数，才会写入Code区，当然，不管是否写入，单片机开机后，都能第一时间从RAM中读出来，因为是两个字节终究是需要读出来再加工的，所以，我一般懒得再去CODE绕了，开机先用指针把基准电压处理一下换个地方存好备用就是了。
关于准不准的问题，STC15系列，STC8系列都是出厂时校准过的，我手里8PCS 15W408AS, 和30PCS 15W204S 其他一两片的型号就不举例了，分别读取它们的出厂基准电压，发现并不是完全相同的，说明确实是实际测量后写入的，而不是随便给个参考值。
而强调“精准电源”是基于你不用内部基准电压校准的前提下。要是按你所说的逻辑去分析的话，STC8A 系列，STC8H系列，为什么还要外部基准电压输入引脚？是因为，STC8系列做到这些这些型号了，内部参考电压反而不如8F系列 8G系列精准了？

ID:151846 · 发表于 2024-2-3 08:26

Y_G_G 发表于 2020-9-14 11:28
这0.15V的误差是制造误差,并不是精度误差,要区分
单片机本身的ADC精度依然是保持着10ADC的精度,但BandGa ...

烧录stc15w单片机时不是有基准电压显示吗？

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