STM8L152 AD采集交流信号精度的问题？

只看该作者 · 2011-3-19 14:45

本帖最后由 viack 于 2011-3-19 15:40 编辑

我使用STM8L系列中的STM8L152C6T6 单片机进行ADC转换，其检测的信号为交流电压信号，我们使用了信号发生器进行模拟输入，输入信号经过下图1的信号调理电路和低通滤波电路进行调理使输出信号能够满足STM8L152C6T6 ADC输入的条件。图2为输入信号波形与经过调理后的波形。
橙色为原始输入交流50Hz信号500mVpp,红色为经过调理后的信号，既输入至ADC采样的信号。

图2

我们在一个周波里面定时1.66mS采集12个点电压值。如下图所示：

我们采集12点数据用傅立叶计算出实际信号的峰峰值，当我们输入信号比较小的时候，误差还是比较小的，可以接受的。当输入500mVpp信号时，峰峰值误差大概在6-10左右的变化。当我们将信号幅度调整到2.5Vpp的时候，我们发现误差非常大。经常是40-120左右的变化。跟我们实际的值有20%的误差。这个比较不能接受。大家有没有这类的问题，或者能帮忙分析下到底出了什么问题。

PS1：我们测试采集纯直流电压发现精度是很准的。
PS2：我们用了一块AVR的M32也进行了一场对比测试，同样的输入信号，AVR精度误差始终不会超过3.

只看该作者 · 2011-3-19 14:51

把我们单片机的ADC配置也发一下出来：

void ADC_Init(void)
{
PB_DDR |= 1<<1;
PB_CR1 |= 1<<1;
//设置PB1为输出模式
  PD_DDR &= (~((1<<4)|(1<<5)|(1<<6)));
  PD_CR1 &= (~((1<<4)|(1<<5)|(1<<6)));
  PD_CR2 &= (~((1<<4)|(1<<5)|(1<<6)));
PB_DDR &= (~(1<<0));
PB_CR1 &= (~(1<<0));
PB_CR2 &= (~(1<<0));
//ADC channel 8，9，10,16
  ADCOpen();
  ADC1_CR1 = 0x01;
  //12-bit resolution /Single conversion mode/ADC enabled
  ADC1_CR2 = 0x00;
//f (ADC_CLK) = CK /Sampling time:4 ADC clock cycles
//ADC1_CR3 = 0x1f;
//初始化值
  ADC1_TRIGR1 = 0x00;//初始化值
ADC1_TRIGR2 |= (1<<0);                //channel 16 Schmitt trigger disabled
  ADC1_TRIGR3 |= ((1<<0)|(1<<1)|(1<<2)); //channel 8,9,10 Schmitt trigger disabled
  ADC1_SQR1 |= 0x80;//OFF DMA
  ADC1_SQR1 &= 0x7F;
  ADC1_SQR1 = 0x80;//OFF DMA
  ADC1_SQR2 = 0;
  ADC1_SQR3 = 0;
  ADC1_SQR4 = 0;
  ADCClose();
}

void ADCDelay(u32 n)
{
while(!n--);
}
#define ADCOpen()    CLK_PCKENR2 |= (1<<0) ; ADC1_CR1 |= (1<<0)  //开启ADC,开启ADC时钟
#define ADCClose()    ADC1_CR1 &= (~(1<<0)); CLK_PCKENR2 &= (~(1<<0))  //关闭ADC,关闭ADC时钟

s16 ADCGetData_SingleTrans(s8 n)
{
u8 temp = 0x01 << n;
s16 result = 0x0000;
ADCOpen();
ADC1_SQR3 = temp;
ADCDelay(24);
ADC1_CR1 |= (1<<1);//开始转换
while(!(ADC1_SR & (1<<0))); //等待转换结束
result = (s16)(ADC1_DRH << 8) + ADC1_DRL;
ADC1_CR1 &= ~(1<<1);//关闭转换
ADC1_SQR3 = 0x00; //关闭8，9，10通道
ADCClose();
return result;

}

只看该作者 · 2011-3-19 15:02

再补发一个单片机的电路图：

只看该作者 · 2011-3-19 15:56

本帖最后由 yu120036 于 2011-3-19 15:58 编辑

嘿嘿！
我们部门另外一个小组使用STM8L，使用AD也出现问题，待转换的信号是个恒定的直流电压信号，只是测量的信号变化了，电压才变化，如果信号不变，电压是不变的。问题是现在测量信号未变，电压恒定，经过AD转换后，连续采样转换了1024个数据，发现转换结果变化太大。听说电压是0.503V时，理论值是0x270，实际得到的数据中有10%的结果是小于0x1F0的，这个问题已经搞了一个星期了，今天把我们这个小组也拉来加班，帮忙找问题。

（怎么老是陪太子读书！郁闷！:(）

只看该作者 · 2011-3-19 16:03

同是天涯沦落人，我也是今天特别加班。。。。

只看该作者 · 2011-3-19 22:18

关注一下先

只看该作者 · 2011-3-21 08:54

没有人遇到过这种问题么？

1万 · 2011-3-21 10:05

既然LZ测量直流信号很准，而测量交流50Hz的大信号不准，其实不难找问题。
1.短路R12，避免阻抗匹配的影响。
2.直接给ADC输入50Hz的大信号方波信号，看ADC输出是否正确

只看该作者 · 2011-3-21 11:04

感谢8楼的，我刚刚用50Hz的大大信号方波进行测试，读取了一下12点的值，有大概2-9个值的误差，AD值为1382-1390这样子。
通过这个我还发现了一个问题，我的采集好像有点问题，我采集到的值出现了
0，0，0，0，0，0，1382，1382，1382，1382，1382，1382，1382，0，0，0，0，0，0，1380...
等这样的数据，采样点数都发生了变化。。。。
我用示波器去看我的定时，好像还是比较准的。。。不知道问题出在哪里。

只看该作者 · 2011-3-21 12:03

我用STM32F103VCT6和STM32F100VBT6做测量，很准的，STM32不能输入差分信号，若是交流信号，务必要用电压基准，使交流信号叠加在直流信号上，且正峰值不能超过VREF+，

只看该作者 · 2011-3-21 12:23

我前面的运放电路就是起这个作用的。就是将交流信号叠加到直流信号上，正峰值没有超过VREF+

只看该作者 · 2011-3-21 15:09

额，原来是STM8。。。我正纳闷呢，我的32没这问题啊

只看该作者 · 2011-3-23 12:39

本帖最后由 capron 于 2011-3-23 12:41 编辑

中间还出现6个点是0值，是不是ADC时钟频繁开/关，ADC模块没达到稳定状态的可能性？

试把ADC时钟一直开着看看结果？

楼主能否把相关FFT共享观赏一下？

只看该作者 · 2011-3-24 10:16

上述问题已解决，分享简易算法。目前出了新问题，我们使用10块板进行一致性测试，发现每块单片机的RTC定时不一致，误差有0.3mS，由于定时误差偏大，精度还是达不到要求。
//精简型的12点傅里叶级数
void FFT_funRo(s16 *Pin,Complex *str)
{
s16 sam1 = 0;
s16 sam2 = 0;
s16 sam3 = 0;
s16 sam4 = 0;
sam1 = *Pin-*(Pin+4)-*(Pin+6)+*(Pin+10);
sam2 = *(Pin+1)-*(Pin+3)-*(Pin+7)+*(Pin+9);
sam3 = *Pin+*(Pin+4)-*(Pin+6)-*(Pin+10);
sam4 = *(Pin+1)+*(Pin+3)-*(Pin+7)-*(Pin+9);
str->real = (sam1*1.732+sam2)/12+(*(Pin+11)-*(Pin+5))/6;
str->imag = (sam4*1.732+sam3)/12+(*(Pin+2)- *(Pin+8))/6;
}