單片機芯片讀取ADC的值,數值在抖動,怎么辦?

ID:1107043 · 發表于 2024-3-4 16:38

各位大佬。我現在遇到了個問題。我現在使用的是STM32G030單片機芯片。我需要讀取一個引腳的ADC數值。我的期望是他可以比較穩定的在一個數值，波動范圍小一點。現在結果發現數波動較。目前我使用了過濾采集的數值。即連續讀取10個數，去2個最大2個最小，取剩下的平均值。可是還是不行。在暫時不改電路的基礎上（即在采集ADC的線路加電阻電容過濾.），各位大佬教教我！

ID:1110945 · 發表于 2024-3-4 19:33

單片機的adc，都說是12位，其實能保證有效的精度只有8位，
好一點的能有10位有效精度，能到11位或以上精度的單片機非
常少。本來就是附加的功能，你的期望值不能太高。
你可以選擇帶16bit-adc功能的單片機呀，或者外加專門的adc芯
片。

ID:1059013 · 發表于 2024-3-4 20:16

取樣等待時間太短的原因吧

ID:883242 · 發表于 2024-3-4 20:29

那就多讀幾個數，直到滿意為止。

ID:401564 · 發表于 2024-3-4 21:01

ADC引腳有個104的電容就行了,加太大電容影響"真實"數據
ADC的結果一定是抖動的,像萬用表這種也是加了濾波的
在單片機上,平均值濾波是最常用的,它基本能解決大多數的應用
至少平均130次,然后再去掉最大和最小,數據位移一下,相對會好很多
10次就太少了

ID:453974 · 發表于 2024-3-5 09:09

增加讀取時間，看看波動大不大，如果大的話考慮來個電容濾波

ID:41656 · 發表于 2024-3-5 11:28

沒有電路不好判斷。1、檢查電源是否穩定是否有雜波，用示波器看看，G030的基準就是電源電源不穩定測量值自然會跳；2、檢查是否切換通道，切換通道時候要預留足夠的采樣時間；3、檢查前端電路是否穩定是否有噪聲源；4、檢查測量信號

ID:910742 · 發表于 2024-3-5 13:37

所謂波動大不知大到什么程度？g030的adc還是可以的，這是間隔0.1秒轉換一次7號堿性電池的結果，可以參考下（ 64Mhz，adc分頻=2，采樣時間=1.5，Vref直連Vdd）
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ID:1107043 · 發表于 2024-3-5 14:16

Y_G_G 發表于 2024-3-4 21:01
ADC引腳有個104的電容就行了,加太大電容影響"真實"數據
ADC的結果一定是抖動的,像萬用表這種也是加了濾波 ...

很遺憾，均值濾波這個方法，我測試了一下沒有區別，還是一樣的波動

ID:1107043 · 發表于 2024-3-5 14:23

aidianzi 發表于 2024-3-5 11:28
沒有電路不好判斷。1、檢查電源是否穩定是否有雜波，用示波器看看，G030的基準就是電源電源不穩定測量值自 ...

1，電源的話，已經使用濾波器測過了，很平穩。
2，這個芯片使用一個ADC,我采用的是連續轉換，當一個通道裝換結束了，自動切換到下一個通道轉換。
3，噪音的話，有一個風扇，不過確實有一定的聲音，但是我讀取電源到芯片的卻很穩定。
4，目前就是測量信號很不穩定，

ID:1048132 · 發表于 2024-3-5 15:40

多次采樣然后取平均試試看

ID:1112216 · 發表于 2024-3-5 15:55

增加一級跟隨器，減少采樣對電壓的影響

ID:401564 · 發表于 2024-3-5 16:20

c8t6 發表于 2024-3-5 14:16
很遺憾，均值濾波這個方法，我測試了一下沒有區別，還是一樣的波動

static u32 adc_sum = 0;
u16 adc_avg = 0;
adc_sum +=ADC的數字量;
adc_avg = adc_sum >> 5;
adc_sum -= adc_avg;
更改右移位數,就等于更改平均了,相對是比較平穩
但這好處也只是相對的,平均次數越多,反應也是越慢

ID:1112237 · 發表于 2024-3-5 18:40

取多組數值求平均值

ID:230500 · 發表于 2024-3-5 20:16

RC濾波不能省；固定的一個穩定值是不可能的，內部也是通過電容充放電逐次逼近式采集；多采集幾次，再取平均算法，程序上采集速度越慢越穩。

ID:1059013 · 發表于 2024-3-5 20:35

模擬電壓本來就是量子化的，沒有波動才不對

ID:1107043 · 發表于 2024-3-6 11:06

fishafish 發表于 2024-3-5 20:35
模擬電壓本來就是量子化的，沒有波動才不對

我了解，在理論上是無限趨向于穩定，有波動我也可以接受，但是他波動在忽高忽低的，而且偏差在+-20mv這我就有點難受了

ID:1107043 · 發表于 2024-3-6 11:08

lidawei1 發表于 2024-3-5 13:37
所謂波動大不知大到什么程度？g030的adc還是可以的，這是間隔0.1秒轉換一次7號堿性電池的結果，可以參考下 ...

我的波動大約是在20mv上下偏移
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1542
1572
1564
1555，這些之類的波動

ID:1107043 · 發表于 2024-3-6 11:09

eddy123 發表于 2024-3-5 15:40
多次采樣然后取平均試試看

目前就是這么測試的，還是有一些峰值的波動出現，不過還沒有在期望之內

ID:1107043 · 發表于 2024-3-6 11:17

Y_G_G 發表于 2024-3-5 16:20
static u32 adc_sum = 0;
u16 adc_avg = 0;
adc_sum +=ADC的數字量;

有點不太了解這個原理

ID:401564 · 發表于 2024-3-6 12:50

c8t6 發表于 2024-3-6 11:17
有點不太了解這個原理

adc_sum +=ADC的數字量;//每次運算都是把ADC的數字量累加
adc_avg = adc_sum >> 5;//位移就是除法運算了,位移3位就是除以8,得到平均值
adc_sum -= adc_avg;//累加的這個變量每次都減去平均值,這樣做是不會溢出,每次運算都有前面的數據參與
adc_avg 這個是最終的值
這個算法比先累加8次,再除以8,然后把累加變量清除,代碼更簡單,顯示更平

ID:910742 · 發表于 2024-3-6 13:35

c8t6 發表于 2024-3-6 11:08
我的波動大約是在20mv上下偏移
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1542

波動這么大肯定不能靠濾波的方法解決，可以先檢查一下電路是否有干擾，看看電源有沒有問題，輸入的線盡量短，或者先短路輸入看看波動多少。

ID:170975 · 發表于 2024-3-6 15:23

很可能就原始信號的噪聲吧。

ID:1107043 · 發表于 2024-3-6 16:44

Y_G_G 發表于 2024-3-6 12:50
adc_sum +=ADC的數字量;//每次運算都是把ADC的數字量累加
adc_avg = adc_sum >> 5;//位移就是除法運算了 ...

不用把他們先排序，然后在去最大最小值，然后除于個數么？

ID:1107043 · 發表于 2024-3-6 16:45

Y_G_G 發表于 2024-3-6 12:50
adc_sum +=ADC的數字量;//每次運算都是把ADC的數字量累加
adc_avg = adc_sum >> 5;//位移就是除法運算了 ...

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); //調整
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數組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數組中的最大值和最小值
for (int i = 3; i < NUM_SAMPLES - 4; i++) {
sum2 += adc_values2[i];
}
// 計算打印平均值
ADC_num0 = sum1 /4;
ADC_num7 = sum2 /4;
printf("\n電位器數值：%d \r\n",ADC_num0);
printf("ADC采集數值：%d \r\n",ADC_num7);
}

復制代碼

這是我目前的算法

ID:910742 · 發表于 2024-3-6 18:23

c8t6 發表于 2024-3-6 16:45
這是我目前的算法

真要濾波的話設置256過采樣、右移位數8就行了，直接硬件256個數取平均，不需要什么算法。
不過覺得應該查查是哪里出現的波動，短路輸入看看。
下面是輸入短路后的情況，沒有濾波，沒有過采樣。
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1
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0
0
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ID:1059013 · 發表于 2024-3-6 21:06

明顯分壓電阻太大？一般2k不會

ID:401564 · 發表于 2024-3-6 23:21

c8t6 發表于 2024-3-6 16:44
不用把他們先排序，然后在去最大最小值，然后除于個數么？

電路沒有很大的干擾,就不需要
我這個基本只用于電源電壓和溫度之類的ADC,之前也有過去掉兩頭的數值,但實際上沒啥區別,為了代碼簡單,就不用去最大和最小了

ID:420836 · 發表于 2024-3-7 08:35

請先檢查參考電壓，確保電壓源穩定且無噪聲。

ID:1007896 · 發表于 2024-3-7 09:59

ADC來的數據變化太快，你可以用定時器每隔一段時間如100ms讀取一次數據，然后再處理。

ID:1074206 · 發表于 2024-3-7 10:36

增加硬件濾波或者軟件濾波，但是要考慮實施性

ID:1107043 · 發表于 2024-3-7 13:56

lidawei1 發表于 2024-3-6 18:23
真要濾波的話設置256過采樣、右移位數8就行了，直接硬件256個數取平均，不需要什么算法。
不過覺得應該 ...

我這個運行步驟是
1；風扇啟動把高壓離子吹出來。進過鋼網；
2；鋼網采集離子，經過放大電路放大得到電壓；
3；把得到的電壓進行ADC轉化；
4：通過ADC判斷是否在范圍，不在范圍則改變PWM；
5：PWM改變高壓的電壓，從而也影響到鋼網采集的離子：

ID:1107043 · 發表于 2024-3-7 13:58

kk17328 發表于 2024-3-7 10:36
增加硬件濾波或者軟件濾波，但是要考慮實施性

后續的升級是需要的。現在第一版本，只要確保在范圍內即可。大約是上下浮動10mv左右

ID:1107043 · 發表于 2024-3-7 13:59

Y_G_G 發表于 2024-3-6 23:21
電路沒有很大的干擾,就不需要
我這個基本只用于電源電壓和溫度之類的ADC,之前也有過去掉兩頭的數值,但實 ...

我這個的話，我使用示波器查看查看了曲線，會有一小段的起伏不定的峰值

ID:1107043 · 發表于 2024-3-7 14:01

yaofuming 發表于 2024-3-7 09:59
ADC來的數據變化太快，你可以用定時器每隔一段時間如100ms讀取一次數據，然后再處理。

嘗試過了。我給了固定不變的值；讀取的是比較穩定。但是在代碼中去調節的話，就會有波動

ID:401564 · 發表于 2024-3-7 16:57

c8t6 發表于 2024-3-7 13:56
我這個運行步驟是
1；風扇啟動把高壓離子吹出來。進過鋼網；
2；鋼網采集離子，經過放大電路放大得到電 ...

感覺這東西就跟采集空氣中的PM2.5一樣,所采集到的數據是做不到非常穩定的值的,它本身就不是穩定的值
你可以嘗試256次平均值看一下效果

ID:1107043 · 發表于 2024-3-8 08:22

Y_G_G 發表于 2024-3-7 16:57
感覺這東西就跟采集空氣中的PM2.5一樣,所采集到的數據是做不到非常穩定的值的,它本身就不是穩定的值
你 ...

好的。我嘗試一下

ID:361553 · 發表于 2024-3-8 10:05

加運放

ID:828160 · 發表于 2024-3-8 15:53

一分鐘讀一次，就不抖了。

ID:883242 · 發表于 2024-3-9 00:38

c8t6 發表于 2024-3-7 13:59
我這個的話，我使用示波器查看查看了擼嵊幸恍《蔚鈉鴟歡ǖ姆逯?/blockquote>

那就是傳感器的問題了，別找ADC麻煩了，想想怎么把數據編成你想要的結果好了。

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單片機芯片讀取ADC的值,數值在抖動,怎么辦?