關于STC單片機的ADC問題請教

ID:612392 · 發表于 2020-9-13 21:16

各路大神，關于STC的51單片機的ADC有個問題一直不解。
以STC15W408AS-5V單片機為例，本身自帶10位ADC。
當單片機的供電是5V的情況下，ADC采回數值為0xFF的時候，基本代表被采集電壓是5V。
但是當單片機的供電電壓不足5V，例如低到手冊上的下限3.6V時，此時如果ADC采集數值是0xFF，那么這時候代表的電壓是5V還是3.6V？我的理解應該是3.6V。
3.3V的單片機是同理嗎？
我的場景是用電池直接供電，供電范圍是2.5V-3.5V。如果隨著電壓的變化，ADC滿量程代表的電壓值是一直在變化的，怎么確定基準電壓呢？用所謂的bandgap值可靠嗎？不想再增加 TL431之類的基準源。
對于各位的回復，感激不盡。

ID:401564 · 發表于 2020-9-13 21:16

stc官方的數據手冊說是1.27V左右,連它自己都是用"左右"這個詞語,可想而知它是有一定誤差的
不管你用多少電壓供電,10位ADC都是1024個數字量,就是0-1023
你想利用內部參考電壓來測量VCC,這個是可以的,但是,由于制造參數的誤差,最終的結果會有正負0.15V左右的誤差,這個是我實際使用測試得來的結果,一共測試了5PCS,沒有一個是完全在1.27V的
如果你要完全達到10位ADC的精度,那就得按照STC官方的方法:先測試內部電壓的ADC值,然后再以這個值來計算,每個單片機都要測試

ID:213173 · 發表于 2020-9-14 06:38

10位ADC在供電是5V的情況下，ADC采回數值為0x03FF時基本代表被采集電壓是5V。當用電池供電時ADC滿量程的電壓值可能是變化的，每次采樣前必須利用基準電壓推算出現時VCC電壓值。否則難以獲取準確的AD值。基準電壓源既可以由外部提供也可以利用內部BandGap電壓來計算工作電壓VCC。

ID:147710 · 發表于 2020-9-14 08:46

本帖最后由 XTXB 于 2020-9-14 10:16 編輯

用內部BandGap測電壓，0.01V精度沒壓力，具體操作可以看這個貼子：http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-192371-1.html

ID:612392 · 發表于 2020-9-14 09:25

wulin 發表于 2020-9-14 06:38
10位ADC在供電是5V的情況下，ADC采回數值為0x03FF時基本代表被采集電壓是5V。當用電池供電時ADC滿量程的電 ...

感謝回復，10位是0x03FF，0xFF是只取8位。

ID:612392 · 發表于 2020-9-14 09:26

Y_G_G 發表于 2020-9-14 08:22
stc官方的數據手冊說是1.27V左右,連它自己都是用"左右"這個詞語,可想而知它是有一定誤差的
不管你用多少電 ...

感謝回復，所以說，利用TL431做一個基準電壓，對于電池供電的ADC是很有必要的了。

ID:310961 · 發表于 2020-9-14 09:29

stc官方的數據手冊說是1.27V左右,連它自己都是用"左右"這個詞語,可想而知它是有一定誤差的
不管你用多少電壓供電,10位ADC都是1024個數字量,就是0-1023
你想利用內部參考電壓來測量VCC,這個是可以的,但是,由于制造參數的誤差,最終的結果會有正負0.15V左右的誤差,這個是我實際使用測試得來的結果,一共測試了5PCS,沒有一個是完全在1.27V的
如果你要完全達到10位ADC的精度,那就得按照STC官方的方法:先測試內部電壓的ADC值,然后再以這個值來計算,每個單片機都要測試

ID:767423 · 發表于 2020-9-14 10:07

cjjdemon 發表于 2020-9-14 09:26
感謝回復，所以說，利用TL431做一個基準電壓，對于電池供電的ADC是很有必要的了。

有內部BandGap，就不TL431了，AD基準用VCC，用一路AD測內部BandGap，然后換算出當前的VCC。電池供電我不喜歡外接基準，增加功耗。

ID:612392 · 發表于 2020-9-14 10:43

hsl32 發表于 2020-9-14 10:07
有內部BandGap，就不TL431了，AD基準用VCC，用一路AD測內部BandGap，然后換算出當前的VCC。電池供電我不 ...

是的，我也是基于功耗的考慮，不希望增加此類硬件。但用內部BandGap，樓上有人說有+/-0.15V的精度問題，你在實際使用BandGap作為參考，實際計算ADC采樣后的偏差會有多大呢？

ID:401564 · 發表于 2020-9-14 11:28

cjjdemon 發表于 2020-9-14 09:26
感謝回復，所以說，利用TL431做一個基準電壓，對于電池供電的ADC是很有必要的了。

這0.15V的誤差是制造誤差,并不是精度誤差,要區分
單片機本身的ADC精度依然是保持著10ADC的精度,但BandGap的電壓并不是絕對的數據手冊上說的1.27V,它可能是1.17到1.37V之間,這個值在某個單片機中是固定的,最終的結果就會有0.15V左右的誤差
所以,如果你要使用內部的參考電壓測量的時候,要要按照官方的數據手冊上的方法去使用
先是在VCC為5.00V的高精度電源下測量到BandGap的AD值,就可以知道這個BandGap的電壓是多少了,以后計算就以這個計算得來的電壓做參考電壓
并不需要TL431的,也不用多次測量的,只要一個程序就可以了呀

ID:612392 · 發表于 2020-9-14 20:11

Y_G_G 發表于 2020-9-14 11:28
這0.15V的誤差是制造誤差,并不是精度誤差,要區分
單片機本身的ADC精度依然是保持著10ADC的精度,但BandGa ...

謝謝，那如果這個產品量產，出貨前還需要對BandGap再進行1次校準，把準確值寫到EEPROM里，每次ADC采樣都進行一次修正。

ID:401564 · 發表于 2020-9-14 23:23

cjjdemon 發表于 2020-9-14 20:11
謝謝，那如果這個產品量產，出貨前還需要對BandGap再進行1次校準，把準確值寫到EEPROM里，每次ADC采樣都 ...

可以在程序里寫入的,第一次運行,或者是按下某個按鍵就進行校準,然后就把這個值寫入EEPROM,以后都是按照這個值來作為參考就可以了

ID:147710 · 發表于 2020-9-15 10:36

實際生產中，每片都要校準，感覺操作起來比較困難，實際上STC出廠時1.19V基準已校準，1%精度就是10mv左右，這個精度不知道能不能滿足你的需求，如果不能，外界基準源會更省事一些。

這個是我用內部BandGap做的電壓表：

ID:401564 · 發表于 2020-9-15 12:00

XTXB 發表于 2020-9-15 10:36
實際生產中，每片都要校準，感覺操作起來比較困難，實際上STC出廠時1.19V基準已校準，1%精度就是10mv左右， ...

哥們,你說的這個應該是STC8G系列的吧,樓主用的是STC15W系列的,并不一樣的,而且,STC15W系列的官方手冊也是已經說明了利用內部參考電壓測量VCC的方法
而且,我在實際使用中也是測量到這個誤差的,但這是制造誤差而已,精度是有的,這個1.27V的參考電壓,有個別的是1.21V左右,誤差是0.05V左右,如果是3.6V的電壓,換算出來的VCC就會有0.15V左右
每次校準其實也沒有那么麻煩的,燒錄電壓準確就可以一次搞定的

ID:147710 · 發表于 2020-9-15 16:05

Y_G_G 發表于 2020-9-15 12:00
哥們,你說的這個應該是STC8G系列的吧,樓主用的是STC15W系列的,并不一樣的,而且,STC15W系列的官方手冊也是 ...

多謝指點！是STC8G，平時用的精度要求沒那么高，所以沒怎么留意，原以為芯片出廠時保存的那個BGVx每個值都不一樣，應該是出廠時校準過的，想不到誤差竟然有這么大！之前一直還納悶，既然你已校準，干嘛還要我們再測量標定呢？
看了你的說明，看是不是這樣的操作思路：接個按鍵，在程序中加一段代碼，接上精準電源，按下按鍵，得到標定的BandGap值，自動存入eeprom，以后就利用這個標定值計算，而不用出廠BGVx值。

ID:401564 · 發表于 2020-9-15 16:30

XTXB 發表于 2020-9-15 16:05
多謝指點！是STC8G，平時用的精度要求沒那么高，所以沒怎么留意，原以為芯片出廠時保存的那個BGVx每個值 ...

是這么搞的了
如果是要防止誤觸發,還會把一個已經校準過的標志位寫入EEPROM,說明已經校準過了,下次再按這個按鍵也不會觸發校準程序了

ID:147710 · 發表于 2020-9-15 18:53

Y_G_G 發表于 2020-9-15 16:30
是這么搞的了
如果是要防止誤觸發,還會把一個已經校準過的標志位寫入EEPROM,說明已經校準過了,下次再按 ...

這個主意好！

ID:612392 · 發表于 2020-9-15 19:08

Y_G_G 發表于 2020-9-15 16:30
是這么搞的了
如果是要防止誤觸發,還會把一個已經校準過的標志位寫入EEPROM,說明已經校準過了,下次再按 ...

都是有實戰經驗的大佬！！感謝，大概明白怎么處理了。謝謝

ID:346329 · 發表于 2021-8-5 23:13

cjjdemon 發表于 2020-9-14 20:11
謝謝，那如果這個產品量產，出貨前還需要對BandGap再進行1次校準，把準確值寫到EEPROM里，每次ADC采樣都 ...

挖個墳，這個值出廠已經校準過，并且寫到了eeprom里面了，內存里也有，你只要讀取就好了，根本沒看過手冊吧，燒錄的時候，日志里面也有顯示，廠家說的1.27左右，這個左右指的是對于芯片與芯片之間不固定，就是2顆芯片可能不同，單個芯片，這個值永遠是固定的

ID:401564 · 發表于 2021-8-6 12:34

ploestar 發表于 2021-8-5 23:13
挖個墳，這個值出廠已經校準過，并且寫到了eeprom里面了，內存里也有，你只要讀取就好了，根本沒看過手冊 ...

STC的單片機并不是都像你說的那樣的
至少STC15W408AS不是,在數據手冊中并沒有讀取EEPROM內部參考電壓的例程
而且,下載那是你選擇之后會把參考電壓值寫入RAM,但并沒有說明那是精確的內部參考電壓
還有,如果是已經有了,那么,數據手冊中強調的一定要很精準的電源來干嘛?不是多此一舉嗎?
我讀取過程序存儲器最后的內部電壓,用來作為低電壓檢測功能,并不準確
所以,我現在用來DIY的單片機選擇了STC8G系列,這個系列的內部參考電壓是相對準確的

ID:839875 · 發表于 2021-9-13 12:14

adc的基準電壓就是您單片機的供電電壓，所以供電電壓必須穩定

ID:624769 · 發表于 2021-9-13 15:20

Y_G_G 發表于 2021-8-6 12:34
STC的單片機并不是都像你說的那樣的
至少STC15W408AS不是,在數據手冊中并沒有讀取EEPROM內部參考電壓的 ...

看你們挖墳挖的不亦樂乎，我也來兩鏟子，

STC15系列，已經有讀取內部參考電壓了，和8系列一樣，可以從RAM讀，也可以從CODE 讀，只不過，本來是記錄在ISP里面的，下載時夠選末尾添加重要參數，才會寫入Code區，當然，不管是否寫入，單片機開機后，都能第一時間從RAM中讀出來，因為是兩個字節終究是需要讀出來再加工的，所以，我一般懶得再去CODE繞了，開機先用指針把基準電壓處理一下換個地方存好備用就是了。
關于準不準的問題，STC15系列，STC8系列都是出廠時校準過的，我手里8PCS 15W408AS, 和30PCS 15W204S 其他一兩片的型號就不舉例了，分別讀取它們的出廠基準電壓，發現并不是完全相同的，說明確實是實際測量后寫入的，而不是隨便給個參考值。
而強調“精準電源”是基于你不用內部基準電壓校準的前提下。要是按你所說的邏輯去分析的話，STC8A 系列，STC8H系列，為什么還要外部基準電壓輸入引腳？是因為，STC8系列做到這些這些型號了，內部參考電壓反而不如8F系列 8G系列精準了？

ID:151846 · 發表于 2024-2-3 08:26

Y_G_G 發表于 2020-9-14 11:28
這0.15V的誤差是制造誤差,并不是精度誤差,要區分
單片機本身的ADC精度依然是保持著10ADC的精度,但BandGa ...

燒錄stc15w單片機時不是有基準電壓顯示嗎？

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關于STC單片機的ADC問題請教

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