stc8单片机自带ADC值跳动严重,采样数据波动很大 -

标题: stc8单片机自带ADC值跳动严重,采样数据波动很大 [打印本页]

作者: lidong85 时间: 2019-4-21 12:54
标题: stc8单片机自带ADC值跳动严重,采样数据波动很大
本帖最后由 lidong85 于 2019-4-22 15:24 编辑

STC8A8K64S4A12单片机用自带ADC进行转换，硬件采用高精度连接模式（TL431），采样数据波动很大请问是什么原因？采样值如图：

，最小和最大相差100+。程序如下：

使用一个22K的可调电阻来改变采样电压，可调电阻两端分别连Vref和地，中间抽头接在P1.0上。
我使用的是某宝买的简易开发板，基准电压为TL431的输出电压，同时我把这个电压也作为负载的供电电压。如图：

我怀疑是采样端没有进行硬件滤波的原因造成的，因为P1.0口没有任何的RC电路。

作者: Y_G_G 时间: 2019-4-22 10:37
你那些25XX是什么,是2500mV吗?
电路图搞上来看一下
数据波动原因:C语言本身计算的误差,但并不大
ADC采样的误差,这个数据变化比较大,原因很多,电源的波动,外部的干扰都有可能,说不清楚,我用示波器看过ADC的端口的波形,有的时候会有20mV左右的波动,就算是加了一个电容也是这样的.
STC8A系列是12位的ADC,你想要好一点的ADC结果,那就取12位的运算结果
ADC的参考电压要用TL431来作为参考电压,电压取值为:4.096V,不是5V的VCC,我的电路给你参考ADC采样的次数设定为128次或者256次,然后再平均值

作者: yaoji123 时间: 2019-4-22 14:56
这样结果是正常的，可采用软件滤波减少波动。方法：连续采集10次，去除最大、最小各一个，余下8个取平均。

作者: lidong85 时间: 2019-4-22 15:34

Y_G_G 发表于 2019-4-22 10:37
你那些25XX是什么,是2500mV吗?
电路图搞上来看一下
数据波动原因:C语言本身计算的误差,但并不大

谢谢指教。回答您几个问题。
1.25XX是ADC采样的12位结果，我转换成10进制然后通过串口输出。
2.我的基准使用的是TL431输出的2.5V，没有用示波器观察电源的波动情况。
PS：电路图我已经在原帖中进行了更新。

还有3个问题想请教：
1.您给出的电路图中ADC的参考电压端并联两套47u电解电容和104的瓷片电容的目的是什么？用一套行不行？
2.ADC的采样口是不是要加RC进行滤波，一般要加多大的？
3.模拟通道的地和电源地您是如何进行隔离的？

作者: lidong85 时间: 2019-4-22 15:37

yaoji123 发表于 2019-4-22 14:56
这样结果是正常的，可采用软件滤波减少波动。方法：连续采集10次，去除最大、最小各一个，余下8个取平均。

您说的对，我之前确实没有加上软件滤波，加上软件滤波后效果也不是太明显，是不是应该考虑硬件滤波，如何加？

作者: Y_G_G 时间: 2019-4-23 08:51
1:参考电压那的电容你用一个100uF和一个104的也行,我主是没有那么大的,才用两个的
2:如果你ADC的采样端口是由运放输出的,那么就并联一个104电容和一个10K电阻试一下.如果只是一个电压的采样而已,那就一个104就可以了,不需要其它的电路了
3:电路中如果没有高频信号和大电流,地实际上不用管的,联通就可以
但如果是有高频信号,你就得对地进行一定隔离,给你一个电路参考一下
如果可以的话,你采样的次数要多一些,130次,然后再减去一个最大值和一个最小值,再除以128,这效果会好一点
不管是参考电压还是采样的平均次数,都尽可能的和2的次幂有关2.048V 4.096V 32 64 128,不要取10进制的整数100次,2.500V之类的,如果你了解编译的原理你就会知道为什么要取这些值了,网上也会有专门的2.048V或者4.096V的基准电压源卖的

作者: lidong85 时间: 2019-4-24 18:31

Y_G_G 发表于 2019-4-23 08:51
1:参考电压那的电容你用一个100uF和一个104的也行,我主是没有那么大的,才用两个的
2:如果你ADC的采样端口 ...

并联了电容还是没有解决，怀疑是VREF不稳定。

作者: Y_G_G 时间: 2019-4-24 19:46

lidong85 发表于 2019-4-24 18:31
并联了电容还是没有解决，怀疑是VREF不稳定。

你采样的次数是多少次？

作者: wqjhj 时间: 2019-4-24 20:31
问题出在基准电压使用TL431，他只能做为基准电压用，不能用于负载电压

作者: lidong85 时间: 2019-4-26 10:45

wqjhj 发表于 2019-4-24 20:31
问题出在基准电压使用TL431，他只能做为基准电压用，不能用于负载电压

没错，这个是正解，接上负载后TL431的波动就特别大，我用示波器测了。

作者: 伊和苏 时间: 2019-5-25 21:35
楼主大大，能将您的这个程序发我借鉴下吗？

作者: ljb68 时间: 2019-5-28 07:50
刚好遇到同问题，参考了

作者: irisice008 时间: 2019-5-28 11:31
需要加入滤波算法，比如中值滤波，递推平均滤波等，数值会稳定很多

作者: miyuhao 时间: 2019-6-9 19:21
楼主可以把你说的那个最大值最小值然后平均值那个给我看看么

作者: 太阳的心 时间: 2020-2-28 17:09
我也是遇到这个问题，中位值滤波用了，也不行，测ad口电压很稳定的，就是读取出来跳动很大，中位值取的40次滤波,还是不行，而且adc还不满，最大没有4096，滤波都做了，地也隔离了就是不行

作者: Y_G_G 时间: 2020-2-29 08:26

太阳的心发表于 2020-2-28 17:09
我也是遇到这个问题，中位值滤波用了，也不行，测ad口电压很稳定的，就是读取出来跳动很大，中位值取的40次 ...

ADC本身就不是一个稳定的，就算是硬件ADC也是要有一定的滤波的
你取值的方法不对
并不是你进行了多次的ADC然后平均就能得到一个平均值的
打个比方：进入ADC中断或者函数调用ADC，你进行一次ADC之后，ADC结果的值为：1024，如果你直接再进行39次ADC，结果基本上也都是1024.下一次再进行ADC的时候，结果可能是1000，显示就会有波动了
我的方法是：进行一次ADC之后，保存ADC结果了，就选择一个不用的通道进行一次ADC，然后再来进行一次当前通道的ADC，不用担心速度的问题，使用中断就可以了
你去看一下这个单片机的ADC框图，就会理解我说的了

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

作者: 余生不负 时间: 2020-3-5 22:52
说一下我用STC8A8K，12位AD的经验，也是按照PDF资料这个搭建的电路，程序不加软件虑波直接出来的结果跳变特别严重，后面想是不是电压不稳点，用示波器看TL431的2.5V有一点点波浪，不稳点，后面我直接把TL431直接去了，直接5v做基准，数据跳变就没有多大厉害，然后在程序里面加个平均值虑波，数据很稳点，如果数据转换出来不稳点，应该检查TL431的2.5V有没有波浪，和通道输入的虑波，还有电源电压有没有很大波浪。

作者: 余生不负 时间: 2020-3-5 22:57

太阳的心发表于 2020-2-28 17:09
我也是遇到这个问题，中位值滤波用了，也不行，测ad口电压很稳定的，就是读取出来跳动很大，中位值取的40次 ...

示波器看一下电源电压稳点不，然后看TL431的2.5V，我之前就是2.5V示波器看了有一点点文波，我直接把431去了，AVCC经过510R电阻5v直接上，不要2.5v,程序里面加了平均值虑波，转换的结果显示 0-30V电压，结果稳的一批，效果杠杠的

作者: lenceliu 时间: 2020-3-6 19:30

余生不负发表于 2020-3-5 22:57
示波器看一下电源电压稳点不，然后看TL431的2.5V，我之前就是2.5V示波器看了有一点点文波，我直接把431去 ...

“AVCC经过510R电阻5v直接上”的意思是AVCC经过510R连接到Vref吗？为什么要加电阻，直接连上不可以吗

作者: nhlieaiong 时间: 2020-3-14 11:12
我正在用stc8a8k64s4a12做了个产品，正好用到pt100温度采集，用adc0采集，官方的高精度电路和官方的代码，数据变化的厉害，变化幅度有5%，我采用先取10次数据去掉最大和最小再取平均值还是有跳动，然后取100次数据去掉最大和最小再取平均值还是有跳动，最后取100次数据去掉最大和最小再取平均值，把取得100次的平均值再取1000次平均值后就稳定了，一点跳动也没有，其实也不用取这么多次，因为单片机的资源充足，时间有限我就没再继续增减数值做实验，就这样用了，最后把代码奉上
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; //关闭ADC
}

作者: nhlieaiong 时间: 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; //关闭ADC
}

作者: nhlieaiong 时间: 2020-3-14 11:16
第一次发的代码有个错误第二次的改正了

作者: timeabcd 时间: 2020-3-25 16:16
同问呢！

作者: timeabcd 时间: 2020-3-25 16:16
这样结果是正常的，可采用软件滤波减少波动。方法：连续采集10次，去除最大、最小各一个，余下8个取平均。

作者: sduking 时间: 2020-3-25 16:42
基准芯片TL431驱动能力不够的话，在后面加一个运放跟随，增加驱动电流，或者直接换一个基准源就行了。楼上的几位提得都对，应该软件采集后滤波，平均值，中值滤波都可以，信号到AD输入端，接一个104的电容滤波，中间可以串一个25-50欧的小电阻

作者: 上善若水001 时间: 2020-3-25 17:05
都是好经验，学习了！

作者: 余生不负 时间: 2020-3-25 20:12

lenceliu 发表于 2020-3-6 19:30
“AVCC经过510R电阻5v直接上”的意思是AVCC经过510R连接到Vref吗？为什么要加电阻，直接连上不可以吗

不加也可以，因为我把431拿掉了。

作者: 余生不负 时间: 2020-3-25 20:20

sduking 发表于 2020-3-25 16:42
基准芯片TL431驱动能力不够的话，在后面加一个运放跟随，增加驱动电流，或者直接换一个基准源就行了。楼上 ...

用不着那么麻烦，只要AVCC稳定5V直接上，测量范围0-5V，你要是用431，范围就是0-2.5V，这个不好用。

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

作者: pcbboy 时间: 2020-3-26 08:58
431用处不大，看好5V电压纹波比这个重要，用过STC15w32s4 10ADC 精度也能做到10mV

作者: aking991 时间: 2020-3-26 09:23
我认为是你计算直接用5V的参数值作计算的，你最好测一下现在板上工作的实际电压值，然后代入这个值进行计算就OK了，不然就读取芯片内部的基准源再计算MCU的工作电压会更稳定

作者: TTQ001 时间: 2020-3-26 09:48
似乎参考电压存在一些问题，如果它平均波动20 mV，则转换后的结果波动可能是平均20点或更大。

作者: 1113634577 时间: 2020-5-17 10:24
首先，VREF稳压输出要加10uF，TL431也有品质好坏。其次采集端口要串接电阻并加104电容

作者: TTQ001 时间: 2020-5-17 21:43
试添加软件滤波器以平均模拟读数，以消除转换中的较大波动。

作者: xtp1230 时间: 2020-5-30 13:58
431基准电压输出滤波电容不能太大，104都大了，用102吧，要不然基准电压都不稳，用示波器观察有纹波的。

作者: 阿祥爷 时间: 2020-6-28 18:46
同问

作者: 单片机爱好者223 时间: 2020-6-30 13:51
MCU_VCC和模拟Vref 要分开，TL431输出电容不够大

作者: xingzhihaodz 时间: 2020-7-14 18:59
STC的ad输入是没有缓冲的，内阻很小

作者: TTQ001 时间: 2020-7-15 08:46
305/5000
ADC值波动的原因有很多，您需要检查参考电压是否稳定，或者是否存在接地噪声，或者信号调节电路中是否有正确的低通滤波器。从软件的角度来看，您需要软件过滤器算法来平均测量值。

作者: univers 时间: 2020-7-15 16:43
这样波动正常的很，楼主你用这TL431就注定了波动，怎么搞都没用的，
想要高精度的，必须要用其它的高精度，超低温漂的基准，基准这里用5PPM-15PPM的温漂器件，还有就是DAC供电引脚也要稳定。50PPm的器件，不跳来跳去才怪呢。
另外上楼上很多人都说了，DAC要检测多次，再求和取平均值才对。

作者: 188610329 时间: 2020-12-2 16:43
先选ADC通道，再启动ADC试试。
或者直接 ADC_CONTR = 0xc2; 选通道启动一步到位。
TL431 即便不加电容，应该ADC转换高8位应该也能保持稳定的数值的。

作者: cocolala 时间: 2020-12-4 10:20
你的问题不像是来源于硬件，但使用STC8A8K64S4A12单片机确实有几点需要注意：
1、相对于之前的STC15及更早的单片机系列，STC8A有了ADC电源引脚及参考电压引脚，所以单片机的最大IO口说是单片机总引脚数减去5（之前单片机是减去2，这个2就是VCC和GND）。
2、STC8A的ADC电源引脚及参考电压引脚必须要接，否则单片机不会正常工作。参考电压引脚接2.5V基准电压没有任何问题，而且这样接只会提高ADC采样的精度。
3、一定注意ADC引脚带采集信号的电压不要大于STC8A参考电压引脚的电压，即待测信号不要大于2.5V（如果采用的是2.5V电压基准）。
4、附上一段ADC采集的源码，对采集的结果没有做任何软件滤波的，效果也是刚刚的。

/**************************************************************************
功能描述：ADC口初始化
入口参数：无
返回值：无
*************************************************************************/
void ADC_config(void)
{
ADC_CONTR|=0x80; //开AD转换电源
delay_ms(10); //适当延时等待AD转换供电稳定
ADC_CONTR|=0x0E; //选择P0.6作为模拟功能AD使用
ADC_CONTR&=0xFE; //选择P0.6作为模拟功能AD使用
ADCCFG&=0xFC; //AD转换速度为416个时钟数转换一次
ADCCFG|=0x0C; //AD转换速度为416个时钟数转换一次
ADC_CONTR&=0xDF; //清AD转换完成标志
EADC=0; //禁止ADC转换中断
ADCCFG|=0x20; //ADC转换结果ADC_RES存高4位，ADC_RESL存低8位
ADC_CONTR|=0x40; //启动AD转换，ADC_START=1
}
/**************************************
功能描述：ADC口检测AD转换值函数
入口参数：无
返回值：ADC 12位数据
***************************************/
uint16 Get_ADC12bitResult(void)
{
uint16 AD_Dat=0;
ADC_CONTR&=0xDF; // 将ADC_FLAG清0
ADC_CONTR&=0xBF; //关闭AD转换，ADC_START=0
//12位AD结果的高4位放ADC_RES的低4位，低8位在ADC_RESL
AD_Dat = ADC_RES; //将ADC_RES低4位移到应在的第9位至第12位
AD_Dat <<= 8;
AD_Dat|= ADC_RESL; //将ADC_RESL的8位移到应在的低8位
ADC_CONTR|=0x40; //启动AD转换，ADC_START=1
return AD_Dat;
}
/***************************************************************************
功能描述：读取ADC采集的原始值
入口参数：无
返回值：实时原始值
**************************************************************************/
uint16 HandleADC(void)
{
uint16 Temp_signal;
//读取采集的原始值
Temp_signal=Get_ADC12bitResult();
//返回采集的原始值
return Temp_signal;
}

5、再附上ADC的电路图部分及实物图片段，以鉴真相。

作者: 碥闲传 时间: 2020-12-26 12:31
公开一个基本经验：AD是高噪声系统，无论怎么设法减少噪声都是无用的，单次采样绝对精度只有高5~6bit，其余低位均被噪声淹没，5%的误差也可以可以，真要保证12bit精度，要求被采信号稳定，采样数次然后算术平均

作者: dhc51 时间: 2020-12-26 15:20
STC8A的ADC电源引脚及参考电压引脚必须要接，否则单片机不会正常工作。参考电压引脚接2.5V基准电压没有任何问题，而且这样接只会提高ADC采样的精度。

作者: aking991 时间: 2020-12-26 16:08
我用读内部基准源去换算，就很准啊，就算不用中值虑波法也还可以啊，跳动也就小数点后面第2、3位在一点跳动，还是不错的啊

作者: xhaity 时间: 2020-12-26 16:51
基准源是作为基准用的，不能做电源用，输出不了足够的电流驱动负载，引起电压波动

作者: rm543 时间: 2021-12-25 12:23
TL431输出电容接0.1uF肯定是震荡的，自己去查手册的稳定性描述。
431想稳定电容要么小于等于1nF，要么大于10uF。

作者: 000ing 时间: 2023-5-4 16:17
如果我一份代码，ADC采集以后分别10进制输出和16进制输出，发现16进制输出的数据的折线图有突变，就是在一定范围内随机随时跳变一下。但是10进制很正常，10进制折线图很平缓，没有突变，这是为什么啊？

作者: coody_sz 时间: 2023-5-5 11:30
任何一个ADC都不会这么差的，何况我用STC8系列的MCU真的是稳如狗，精度高。
楼主最大问题，是碰到问题不用示波器测量一下电源、参考电压、输入电压的纹波。
楼主用的TL431并联104电容，基本上必然自激，示波器一看便知，那么多人分析，说的奥431自激的不多。
431输出2.5V时内阻0.3欧姆，我从里不加电容。只有用于开关电源反馈那样的，TL431处于放大状态，在输出和反馈端要串联合适的RC消振。

作者: raobydz 时间: 2023-5-5 12:20
调整好采样间隔时间，并用中值滤波就可以了

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