过采样提高12位ADC精度在STM32主控上的实现(附电路及代码)
发布时间：2024-9-13 15:38
发布者：eechina
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背景： 1. 过去传统的按键都是机械按键，随着技术的发展也出现了触摸按键，但是机械按键不能泡水，寿命也比较短。触摸按键也没法有很多水或泡沫等，金属面板还不能使用。 2. 压感就应运而生，可以应用于不同的面板，还防水防油，寿命也很长。 3. 压感不但可以应用于按键，还可以应用于刷头等，提升了产品的体验。 概述： 1. 深圳瑞浒科技有限公司专注于压力传感器的研发，12ADC过采样技术方案已在最近发布的松下电动牙刷【DC03系列】上实现量产。 2. 标准单键传感器RH101、多键标准传感器、压力按键定制模块，在家电、手机、电子烟、无线耳机和电动牙刷等多领域，不断为3C、家电、卫浴等行业客户带来更高效、更优质的综合解决方案。瑞浒科技是一家基于新型压感材料和印刷工艺的高科技公司，专业研发、生产、制造和检测压力传感器以及提供配套服务。 3. 正常使用压力传感器需要专门的高精度ADC采集芯片，比如M68等专用芯片。 4. 为了减少成本，普及客户的应用，可以采用普通的12bit ADC MCU来实现压力方案。 5. 目前该方案在STM32上面已经有实测和验证通过，如下是详细的实现过程和测试数据。 压感知识补充： 1. 瑞浒科技的压感是电阻桥式的压感，如下图所示： 2. 给压感供电： 比如VCC供电3.3v，然后采集两个信号的差值SIG+和SIG-得到实际按压的力度检测，来实现各种方案。 3. 压感信号比较小，大概uv级别，所以需要专用的高精度的ADC芯片来采集和处理。 
压感应用实物概览： 
过采样方案(理论依据)： 1. 因为压感信号比较小，假如单独用12位ADC采集，其精度不够。 2. 假如压感供电3.3v，大概计算12位ADC的1ADC = 805uV。没法识别几十或几百uv的压感信号，所以得增加识别精度。 3. 用过采样方式来提高： 软件上，把12bitADC扩展为16bit数据，有效位数为14bit，原理为每隔0.625ms采集一次传感器信号，每16次ADC数据相加的和，即为16bit的ADC数据，有效位数为14bit，最后2bit的数据为无效数据。假如直接以16bit的数据进行运算可以提高ADC精度，有效14bitADC对应 1ADC=201uV 假如按压压感信号可以到几百uV那么就可以省去高精度ADC的MCU。 过采样方案(电路图)： 1. LDO给MCU和压感供电： 
2. 12位ADC的MCU和压感： 
过采样方案(参考代码)： int main(void) { //初始化ADC，GPIO，TIMER等 Init_All_Driver(); while (1) { //定时0.625ms if (time3_ms625_time_out_flag) { time3_ms625_time_out_flag = 0; //看门狗喂狗 IWDG_ReloadCounter(); //获取ADC值 ADC_Get_Data(key_adcdata); g_adc_sum += (key_adcdata[2] - key_adcdata[1]); g_10ms_cnt++; if(g_10ms_cnt >= 16) { g_10ms_cnt = 0; //压感ADC处理 key_rawdata[1] = g_adc_sum; g_adc_sum = 0; //ADC数据处理 ADC_DealWith(); //按键处理 Button_DealWith(); //按键模式切换 Button_Mode_Pro(); //时间计时 Key_Time_Pro(); } } } } 过采样方案(对比测试数据)： 
结论(过采样是可行的)： 1. 从上面实际测量的数据对比看：过采样可以提升精度，从而可以省去专用高精度ADC芯片，来采集压感信号。 2. 假如直接用12bit采集压感信号，只有在施加很大压力的时候,信号非常大的时候才可以采集到信号。 总结(压感降成本使用对比)： 1. 传统使用方式： 
2. 低成本方案，省掉高精度AD芯片，直接用主控采集压感： 
关于深圳瑞浒科技有限公司 瑞浒科技成立于2015年（公司曾用名瑞湖科技），坐落在中国高科技中心深圳，总部位于南山区创智云城。深圳瑞浒科技有限公司一直以来深耕于压力传感器领域，2018年获得国家级高新技术企业认证，现已成为业内领先的压感触控综合解决方案提供商。 瑞浒科技经过多年的研发，目前在柔性压力传感器、压力感应按键、应变薄膜等领域，已形成深厚积累，产品开始产业化落地。多年的技术累积使瑞浒掌握了最前沿的压感技术与应用，攻破了很多业界技术难题，不论在传感器研发还是上游制造，均拥有自己独特的技术优势和特点，并拥有针对各个领域成熟的压感方案，且都有自主的核心知识产权，通过持续的创新形成了应用不同领域的专利池，建立了行业壁垒。 瑞浒科技目前已达成多行业领域的量产落地，与家电、卫浴、智能穿戴等多个行业的知名客户逐步建立了良好的战略合作关系，并根据客户的实际产品需求，与客户的研发团队一同合作优化方案，确保产品保持高附加值和高性价比。 瑞浒的使命是致力于柔性压感技术对人机交互的革新，在以技术创新为前提下，为客户提供品质好，服务优，响应快的传感器解决方案，以客户需求为已任。持续提供具有竞争力的产品方案，是瑞浒实现人机交互革新的根本准则。 联系瑞浒科技请访问：http://www.ruihutech.com/ |
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