关于单片机ADC如何对正弦波信号的采样?

ID:898834 · 发表于 2021-7-26 15:54

利用stc8a8k单片机自带的ADC如何进行正弦波信号的采样？

ID:462768 · 发表于 2021-7-26 20:44

电流转换成电压，这个过程和电容充电类似，电容电越多，电压越高，然后比如用电压触发器，高到一个程度就触发打开另一个电容，这些电容都是像秤砣一样实现测量好的。

电压转换成频率，有一个集成电路叫做压控振荡器，这个振荡器的频率是用电压高低来决定的，然后
电压就转换成了频率，这个频率就可以通过译码器翻译成数字信号。

ID:419909 · 发表于 2021-7-26 21:09

参照STC官网例程就行。任何波形都一样的。差别在于你要什么样的数据。

ID:898834 · 发表于 2021-7-26 21:31

wfqxgw 发表于 2021-7-26 21:09
参照STC官网例程就行。任何波形都一样的。差别在于你要什么样的数据。

我采集的数据浮动很大，输入直流电就完全没问题，输入交流正弦波就有很大的差别

ID:898834 · 发表于 2021-7-26 21:31

m2006410 发表于 2021-7-26 20:44
电流转换成电压，这个过程和电容充电类似，电容电越多，电压越高，然后比如用电压触发器，高到一个程度就触 ...

用单片机自带ADC如何实现呢

ID:401564 · 发表于 2021-7-26 21:32

"进行正弦波信号的采样"
你这是要干嘛呢?这ADC是有严谨的逻辑的,不是说"我出去吃个饭",然后你可以点个外卖,也可以吃烧烤,来碗螺狮粉也行的
这正弦波有:频率,峰-峰值,平均值,有效值(220V市电说的就是有效值),多点采样(玩音响用得到,可以叫频谱显示)
还有一个是要精密整流之后的数据,那玩意没玩过,不好说
那么,你现在是要采什么样呢?

ID:898834 · 发表于 2021-7-26 21:35

Y_G_G 发表于 2021-7-26 21:32
"进行正弦波信号的采样"
你这是要干嘛呢?这ADC是有严谨的逻辑的,不是说"我出去吃个饭",然后你可以点个外卖 ...

是要对正弦波的有效值进行采样，频率为1Khz，幅度为0-50mv的正弦波进行采样

ID:893692 · 发表于 2021-7-27 02:22

zqz1345444061 发表于 2021-7-26 21:31
我采集的数据浮动很大，输入直流电就完全没问题，输入交流正弦波就有很大的差别

对啊交流采样信号就是这样，采集交流的时候你要考虑抬升信号的电位，不然负半轴的电压无法采集到

ID:419909 · 发表于 2021-7-27 09:13

zqz1345444061 发表于 2021-7-26 21:35
是要对正弦波的有效值进行采样，频率为1Khz，幅度为0-50mv的正弦波进行采样

纯交流波形的话。因为正负半周是对称的。如果对精度要求不高。精度为全波的１半，可以不采集负半周的也行。从正半周那里取数据计算就行了。有交值就是至少在连续采集１个正弦波周期内的信号值。然后取最大的ADC值*2，即为峰-峰值,再通过峰-峰值换算公式转成有效值。具体换算公式可百度

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 09:43

wfqxgw 发表于 2021-7-27 09:13
纯交流波形的话。因为正负半周是对称的。如果对精度要求不高。精度为全波的１半，可以不采集负半周的也行 ...

我用信号发生器输出了一个频率为1kHZ，最大值为3V，最小值为1V的正数正弦波，用ADC采集到的数据依旧波动很大

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 09:44

m24 发表于 2021-7-27 02:22
对啊交流采样信号就是这样，采集交流的时候你要考虑抬升信号的电位，不然负半轴的电压无法采集到

我用信号发生器输出了一个频率为1kHZ，最大值为3V，最小值为1V的正数正弦波，用ADC采集到的数据依旧波动很大

ID:169891 · 发表于 2021-7-27 09:54

你的采样速度是多少呢，能正确反应1KHZ的信号吗

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 10:29

ljfljfljf123 发表于 2021-7-27 09:54
你的采样速度是多少呢，能正确反应1KHZ的信号吗

我选择的是416个系统时钟转换一次

ID:419909 · 发表于 2021-7-27 10:45

zqz1345444061 发表于 2021-7-27 09:43
我用信号发生器输出了一个频率为1kHZ，最大值为3V，最小值为1V的正数正弦波，用ADC采集到的数据依旧波动 ...

下面代码仅供参考,不一定能运行,随便打的.如有不当.请指正.只是方便说明编程思路.
unsigned int get VRMS()
{
unsigned int i;
unsigned int tem,max=0;
for(i=0;i<1000;i++)  //循环1000次.这个次数根据实际情况设置.一般要>=一个波形周期的时间.比如1KHz的
                           //单个周期就是1/1000=1ms,保证循环时间大于1ms就行了.
  {
   tem=Get_ADC_value();  //取ADC值
   if(tem>max) max=tem; //这个周期内的最大值即峰-峰值.
  }
max=max*2;//因为只采集了正半周期的波形.所以一个全波的峰峰值即加上负半周信号*2
max=max/2.828  //  峰_峰值求RMS值公式:RMS=Peak_Peak/sqrt(8),为方便计算.直接写上了sqrt(8)=2.828
return max; //返修RMS值.注意这个只是ADC值.再根据实际情况换算成标准电压就行.比如参考电压是5V,那就是:5/4095*max
}

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 11:04

wfqxgw 发表于 2021-7-27 10:45
下面代码仅供参考,不一定能运行,随便打的.如有不当.请指正.只是方便说明编程思路.
unsigned int get VRM ...

多谢，我参考一下方法

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 11:29

wfqxgw 发表于 2021-7-27 10:45
下面代码仅供参考,不一定能运行,随便打的.如有不当.请指正.只是方便说明编程思路.
unsigned int get VRM ...

这个程序适用于一个周期全为正的正弦波吗，不存在负半周为负

ID:419909 · 发表于 2021-7-27 12:58

zqz1345444061 发表于 2021-7-27 11:29
这个程序适用于一个周期全为正的正弦波吗，不存在负半周为负

全为正的话。那就去掉max*2就行。

ID:401564 · 发表于 2021-7-27 13:06

为什么学单片机的教程都会有说到要学习模拟电路基础的呢
你一个正弦波,不管有没有负半周,它的电压都是在变化的,那么,单片机ADC只是一段时间内(就是ADC转换时间)的电压,每次转换的时间不同,电压也会不同,波动就是这么来的
你肯定要有一个滤波电路的
我没有具体的做过50mV的,所以,不知道要不要精密整流(不是整流,精密整流是一个绝对值电路),还要加一个滤波电路,这样就得到一个峰值,想要有效值,还得再除以根号2
自己上网先学一下吧

ID:419909 · 发表于 2021-7-27 13:47

抛开模拟电路基础，要求一个RMS，（也就是有效值，通俗地说，就是万用表打到AC档。再测试正弦波交流电压的值。）,只需要知道峰_峰值即可，然后通过公式再求其它平均值也有，有效值也好。就很容易。
什么是峰_峰值？就是一个周期内波形的最高点与最低点的值。所以上面的程序重点就是找到这个周期内（不断循环取ADC值）的最高点，即峰_峰值，那么再换算成其它就容易了。就像一个圆。知道了R半径，再求其它面积，周长什么的。就容易了。
对于要求不高的场合，直接用一个4.7uf的电容偶合输入到单片机的ADC引脚即可，这种方法相对简单。只能采集正半周。可以用于实验。如果在应用场合，那就要根据情况再加缓冲，放大或者隔离，滤波电路了。主要是防止受干扰。

ID:313048 · 发表于 2021-7-27 14:02

ADC采样实际上你只要电压对，采样速率够，按道理是不会出现你说的那些情况，而且看上面那些楼说的前面并一个电容啥的，这种只针对直流信号好一点，交流不建议并电容，这样无法反应信号的真实完整性。而且你不能直接把信号发射器产生的信号直接怼到单片机的ADC引脚，该信号应该电阻到地才对，同时，如果信号发生器产生的是正负电压的，你要把他通过运放或者其他别的东西将其偏移到正电压，或者采用差分采样的方式进行采样才可得到正确的电压

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 14:48

Y_G_G 发表于 2021-7-27 13:06
为什么学单片机的教程都会有说到要学习模拟电路基础的呢
你一个正弦波,不管有没有负半周,它的电压都是在变 ...

好的好的，感谢指导

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 14:49

wfqxgw 发表于 2021-7-27 13:47
抛开模拟电路基础，要求一个RMS，（也就是有效值，通俗地说，就是万用表打到AC档。再测试正弦波交流电压的 ...

多谢指导

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 19:35

AUG 发表于 2021-7-27 14:02
ADC采样实际上你只要电压对，采样速率够，按道理是不会出现你说的那些情况，而且看上面那些楼说的前面并一 ...

可是交流正弦波每一个时刻的电压值是不同的，是需要进行多次采样取最大值叭

ID:898834 · 发表于 2021-7-27 19:43

wfqxgw 发表于 2021-7-27 10:45
下面代码仅供参考,不一定能运行,随便打的.如有不当.请指正.只是方便说明编程思路.
unsigned int get VRM ...

这个程序逻辑我觉得没错，但是今天测试了以下，测量结果跟实际仍旧不同

ID:419909 · 发表于 2021-7-27 21:28

本帖最后由 wfqxgw 于 2021-7-27 21:33 编辑

以下输入电路供参考。另外。转换数据时注意变量类型。有小数点的。要用float.这里要注意，实际交流电压是R6的5k6电阻上面的。先用万用表测试出实际值。再用单片机验证，如果电压不高。1K限流电阻可以暂时不用。主要是用于验证数据。

ID:401564 · 发表于 2021-7-27 22:10

本帖最后由 Y_G_G 于 2021-7-28 09:06 编辑

zqz1345444061 发表于 2021-7-27 19:43
这个程序逻辑我觉得没错，但是今天测试了以下，测量结果跟实际仍旧不同

怎么就觉得这个逻辑可行了呢?
unsigned int tem,max=0;
for(i=0;i<1000;i++)  //循环1000次.这个次数根据实际情况设置.一般要>=一个波形周期的时间.比如1KHz的
                           //单个周期就是1/1000=1ms,保证循环时间大于1ms就行了.
  {
   tem=Get_ADC_value();  //取ADC值
   if(tem>max) max=tem; //这个周期内的最大值即峰-峰值.
  }
你不觉得max的值就远是0吗? if(tem>max) 里面的表达式有什么意思呢?
还有就是:5/4095*max,你去看一下数据手册,人家是要/4096的,这种公式在12位ADC可能没有什么问题
但如果是多次采样进行平均或者相加,误差就大了
没看仔细,这是个坛循环,我还以为是中断了,前面我的理解错了

ID:419909 · 发表于 2021-7-27 22:25

zqz1345444061 发表于 2021-7-27 19:43
这个程序逻辑我觉得没错，但是今天测试了以下，测量结果跟实际仍旧不同

连接原理图。供参考。R8的1K电阻是限流电阻，ADC实际测试的交流电压是R6的5K6电阻上的交流电压。所以先用万用表测试好R6上的电压。再在单片机上验证就行。注意。单片机在转换为电压时。变量类型要用float.比如 float Vin=5/4096*get VRMS();

ID:313048 · 发表于 2021-7-28 10:20

zqz1345444061 发表于 2021-7-27 19:35
可是交流正弦波每一个时刻的电压值是不同的，是需要进行多次采样取最大值叭

连续采样的过程中，你是将整个波形的电压信号都给采样了，最大值也包括在里面。除非你一个信号周期里面的采样点非常少，那么有可能采不到最高电压，所以这跟你的采样速率有关系，假如你一个信号周期里面有100个采样点，那么完完全全可以采样到最高值。

ID:883242 · 发表于 2021-7-28 19:44

纯正弦波可以先精密整流然后滤波成直流来测试。

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