STC32G 采集150kHz 信号并测量幅度-程序员充电站

简介：本文介绍了STC32G单片机使用外部25MHz晶振进行导航信号采集的实验。通过外部150kHz交流信号耦合到单片机ADC通道，测试了不同ADC时钟分频系数（0-7）下的信号采集效果。实验采集了128组ADC数据，分析发现分频系数为2时（三分频）信号波形最完整，处于欠采样状态。文中提供了完整的Python数据处理代码，用于分析采集到的256个ADC数据点，并绘制信号波形图。结果表明合理设置ADC时钟分频可优化信号采集精度。

关键词：STC32G，DMA，ADC

STC32G12 使用外部晶振
带有两级放大的导航信号采集电路板

AD\Test\2025\December\TestOSC25MHzSTC32GTSSOP20.SchDoc
C51\STC\Test\2025\December\TestOSC32G12TSSOP20\TestOSC25M32G12TSSOP20.uvproj

01导航信号采集

一、背景

上午制作了 STC32G 单片机采样电路板。单片机使用外部的 25MHz的晶体时钟，提高了采样频率的精度。外部的 150kHz 的交流信号通过工字型电感耦合到单片机的 ADC 0 通道。下面，分别设置单片机 ADC时钟的不同分频频率，分别在每个频率下采集 128 条 ADC数据。然后通过实验，找到计算信号幅度最优的方法。使得所获得到的信号幅度噪声最小。

二、采集信号

通过编程，使用 ISP 软件发送串口命令，可以获得单片机采集到的 ADC的数据。在接收到的数据中，后面四个数据中包括有平均值。前面 512个字节，对应 256个ADC数据。

在ADC时钟分频系数为0的时候， DMA 采集到 256个数据对应信号波形。可以看到数据在开始的时候幅度略大，后面降低了一些。将ADC时钟分频设置为1，采集到的信号波形，同样，可以看到开始的时候波形幅度高，随后信号采集到的幅值降低了。分频系数为2，对应的三分频。此时应该是处在欠采样状态。信号波形比较完整。分撇系数为3，分频系数为4，分频系数为5，分频系数为6，最后一个是分频系数为7，对应的采样频率比分频系数为 0 时降低了8倍。

▲ 图1.2.1 ADC时钟分频系数：0

▲ 图1.2.2 ADC时钟分频系数：1

▲ 图1.2.3 ADC时钟分频系数：2

▲ 图1.2.4 ADC时钟分频系数：3

▲ 图1.2.5 ADC时钟分频系数：4

▲ 图1.2.6 ADC时钟分频系数：5

▲ 图1.2.7 ADC时钟分频系数：6

▲ 图1.2.8 ADC时钟分频系数：7

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2025-12-14## Note:#============================================================fromheadmimport*fromtsmodule.tsstm32import*defgetdata():ispclearreceive()ispsend()time.sleep(.5)ispcopyreceive()time.sleep(.25)strall=clipboard.paste().split("\r\n")data=[]forsinstrall:iflen(s)<20:continuess=s.split(" ")forsssinss:iflen(sss)!=2:continuedata.append(int(sss,16))return[a*256+bfora,b,inzip(data[:-1:2],data[1::2])]#------------------------------------------------------------ddim=[]foriinrange(128):d=getdata()ddim.append(d[:256])printf(i)tspsave("sample7",ddim=ddim)#------------------------------------------------------------printf(d,len(d))plt.plot(d[:256],lw=3)plt.xlabel("N",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("ADC",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(True,which='both',linestyle='--',alpha=0.7)plt.tight_layout()plt.show()#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST1.PY#============================================================

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST3.PY -- by Dr. ZhuoQing 2025-12-14## Note:#============================================================fromheadmimport*ddim=tspload('sample1','ddim')fordinddim:plt.clf()plt.plot(d,lw=3)plt.xlabel("N",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("ADC",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(False)plt.tight_layout()plt.draw()plt.pause(.1)pltgif.append(plt)pltgif.save()#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST3.PY#============================================================

※总结 ※

本文使用 STC32G 单片机采集 150kHz的导航信号。 STC32G的时钟采用了外部25MHz 晶体时钟。这样可以保证采集信号时钟精度。对于 ADC 时钟分频系数进行不同的设定，寻找一个更好的分频系数用于数据的采集。采集到的数据出现开始较大，然后衰减的情况。这种情况根据分析。应该是 LC 谐振回路的信号，受到单片机 ADC 输入阻抗的影响，在采集信号的时候，输入电阻变小，进而使得LC谐振回路中的信号也会变小。在实际数据电路设计的时候，应该使用高频运放对 LC 回路信号缓冲之后，再输入单片机ADC通道进行采集。

#!/usr/local/bin/python# -*- coding: gbk -*-#============================================================# TEST2.PY -- by Dr. ZhuoQing 2025-12-14## Note:#============================================================fromheadmimport*ddim=tspload('sample2','ddim')printf(shape(ddim))fordinddim:plt.plot(d)plt.xlabel("N",color="steelblue",fontsize=24)plt.ylabel("ADC",color="steelblue",fontsize=24)plt.grid(True,which='both',linestyle='--',alpha=0.7)plt.tight_layout()plt.show()#------------------------------------------------------------# END OF FILE : TEST2.PY#============================================================