关于HK32F030C8T6的浮点运算影响ADC精度问题

只看该作者 · 2021-9-23 20:54

最近用HK32F030C8T6做一个项目，利用ADC检测NTC电阻阻值测量环境温度，检测过程中是定时100ms循环启动ADC采样，连续采样5次后停止ADC采样，然后在定时函数中计算采样平均值，再计算出输入电压，然后根据输入电压以及电阻分压公式计算出NTC电阻阻值，最后利用查表法获取温度值。
但实际在执行过程中，发现测出的温度值与实际温度相差好几度，后来我把计算电阻值部分代码注释掉以后，直接输出根据ADC采样值计算出的Vad值，数据与实测值相差不大。但如果把电阻值计算部分代码取消注释，但不输出，仍然只输出根据ADC采样值计算出的Vad值，发现此时的Vad值就会出现明显偏差。
也就是说。如果我在计算Vad值的后面再加上计算NTC电阻值的代码，计算出的Vad值就会出现偏差。而如果没有这些计算NTC电阻值的代码，计算出的Vad值就基本正常。
不知道各位大佬有没有知道是什么原因的？

只看该作者 · 2021-9-24 09:26

根据你的描述【直接输出根据ADC采样值计算出的Vad值，数据与实测值相差不大】，可以判断芯片硬件AD采样是正常的，那么剩下的就是对这些采样值的处理问题了，建议从对这些采样值/结果的处理上分析，应用使用问题。

2万 · 2021-9-24 10:02

一看就是不懂硬件的工程师设计的软件。
直接根据ADC值计算温度不是更快吗？为何要一步一步来？
直接在xls表格文件里，事先算出ADC值和温度的对应表格，插值计算，全部定点计算，速度快，占用资源少。
网上抄的NTC测温程序，不知道害了多少人，都缺少自己的思维和创新。

只看该作者 · 2021-9-24 10:33

本帖最后由 logan0279 于 2021-9-24 10:36 编辑

早上继续测试，很神奇的事又发生了。
一开始同昨天一样的现象，如果把计算NTC阻值的部分代码注释掉，则输出的Vad值正常，如果保留，则输出的Vad值异常。
后来我把AD采样计算部分修改，增加采样次数后求平均值，并且把第一次的采样值丢弃。这样改了以后，一开始现象同昨天，即注释掉计算NTC阻值计算部分代码后输出VAD值正常，保留则输出异常。
后来有一次操作时，保留了计算NTC阻值的代码，一开始输出的VAD值也是异常的，但在我拿取产品的时候，手指不知道触碰到什么地方了，输出的VAD值瞬间恢复正常了。
之后重新烧录程序，输出的VAD值也没再出现偏差太大的现象。计算出的NTC阻值与小米的温度计显示的依然差了好几度。
再之后将计算公式用到的几个变量由全局变量改为局部变量后，计算得到的温度值与小米温度计测得的温度值相差一度左右。
而最初的时候，计算公式的几个变量就是局部变量，发现测量值异常后才改为全局变量好输出显示的。
所以到最后仍然是一脸懵逼的状态。最后还有一个问题就是ADC采样的AD值跳动很厉害。。。

只看该作者 · 2021-9-24 10:43

SDLin 发表于 2021-9-24 09:26
根据你的描述【直接输出根据ADC采样值计算出的Vad值，数据与实测值相差不大】，可以判断芯片硬件AD采样是正 ...

谢谢回复。
今天反复测试更改代码，目前恢复正常了。

只看该作者 · 2021-9-24 10:46

gx_huang 发表于 2021-9-24 10:02
一看就是不懂硬件的工程师设计的软件。
直接根据ADC值计算温度不是更快吗？为何要一步一步来？
直接在xls表 ...

谢谢。

只看该作者 · 2021-9-24 12:06

gx_huang 发表于 2021-9-24 10:02
一看就是不懂硬件的工程师设计的软件。
直接根据ADC值计算温度不是更快吗？为何要一步一步来？
直接在xls表 ...

按你说的方法试了下，跟昨天同样的问题，如果注释掉查表这段代码，输出AD值正常，保留这段代码，输出的AD值异常。

只看该作者 · 2021-9-24 12:52

把采集的原始数据打印出来，再用excel手工计算，再对比结果，看是哪一步的问题。
单片机，尽量不要用浮点运算，直接用整数，放大一千倍计算。

只看该作者 · 2021-9-24 14:22

Bobby13 发表于 2021-9-24 12:52
把采集的原始数据打印出来，再用excel手工计算，再对比结果，看是哪一步的问题。
单片机，尽量不要用浮点运 ...

谢谢。
我现在是把采样后的计算相关代码全部注释掉，直接输出AD采样值到显示屏，显示屏显示的AD值经手动计算，发现采样的AD值比实测的输入电压大了70到100左右。

只看该作者 · 2021-9-24 15:16

Bobby13 发表于 2021-9-24 12:52
把采集的原始数据打印出来，再用excel手工计算，再对比结果，看是哪一步的问题。
单片机，尽量不要用浮点运 ...

现在我把采样10次的结果全部显示在屏上，发现有时候会出现采样得到的10个数据，其中某一个数据与其他数据相差极大的情况，有时候相差几十，有时相差几百。。。

2万 · 2021-9-24 18:37

ADC是硬件的ADC，浮点运算是软件，怎么会影响硬件ADC的性能？

只看该作者 · 2021-9-24 22:46

logan0279 发表于 2021-9-24 15:16
现在我把采样10次的结果全部显示在屏上，发现有时候会出现采样得到的10个数据，其中某一个数据与其他数据 ...

用固定比较快的周期去采，比如10ms，1ms周期，打出来看看，
取几百几千个点，excel画个图，看看有啥规律没，
再根据规律找个合适的滤波算法，比如滑动平均，三取一，一阶滤波，等等。
先在excel 里面实现滤波，好了再去单片机实现，
单片机实现了再打印滤波后的数据，跟excel 滤波结果对比。

只看该作者 · 2021-9-25 09:29

Bobby13 发表于 2021-9-24 22:46
用固定比较快的周期去采，比如10ms，1ms周期，打出来看看，
取几百几千个点，excel画个图，看看有啥规律 ...

好的，谢谢指教。
我目前采用的办法是一次采样12个值，去除其中最大和最小的，然后再除10求平均，波动小了很多。
我再按照您说的方法再试试。
再次感谢。

2万 · 2021-9-25 16:05

滤波算法只是用于偶尔有干扰场合。
如果ADC采样值经常有问题，显然要先解决这个问题，是硬件设计问题，还是软件驱动问题。
光滤波算法，不是从根本上解决问题。

只看该作者 · 2021-9-25 17:28

gx_huang 发表于 2021-9-25 16:05
滤波算法只是用于偶尔有干扰场合。
如果ADC采样值经常有问题，显然要先解决这个问题，是硬件设计问题，还是 ...

谢谢。
尝试了下直接把采样得到的AD值不经过任何计算，用串口输出，采样得到一千个多数据，统计发现这些AD值波动比较大，一般情况下，AD值波动在20以内，但偶而有个别相差极大的，最小值与最大值间相差接近100。差异很不正常。
一开始怀疑电源的影响，但考虑到同一个电源供电的另一颗STC8G的芯片采样的AD值很稳，波动在5以内，可以排除。
这个应用电路也是比较简单的，外部接NTC热敏电阻，串联分压后采用一颗LMV301的运放跟随式电路输出电压到ADC口.
之前同样的电路用STC的MCU没出过这种情况，这是第一次接触32单片机，整的有点懵。