单片机adc测量高频信号

1. 交流电压220V如何用单片机测量电压有哪些需要注意的事情

用单片机测量220V交流电压主要有以下步骤，一是通过用电压互感器将220V的高电压交流信号转化为低电压交流信号，二是将低电压交流信号输入进单片机，单片机可以采样信号，三是单片机通过加工和处理输入的交流信号，最后处理成正常电压输出，这就是利用单片机测量220V交流电压的三个步骤。

在进行单片机测量交流电压信号时，一定要按照步骤进行一步步测量，做到认真细致的测量，在测量时也要注意单片机测量的注意事项，这样才可以让单片机受到噪音的影响最小，才可以测出准确的数据。

2. 用单片机的ADC测四个正玄波的峰值,

本作品以单片机STC12C5A60S2为主控芯片并以此为基础，通过二极管1N5819实现半波整流，使用单片机内部自带10位AD对整流后的输入信号进行采样，从而实现对峰值的检测；同时通过运放LM837对输入信号进行放大，之后通过施密特触发器，将原始信号整形成可被单片机识别的标准脉冲波形，之后配合内部计数器（定时器）达到测量其频率的目的；这样，整流和AD采样实现对输入信号峰值的检测；通过放大、整形实现对输入信号频率的检测。
二．基本功能与技术指标要求
（1）输入交流电压：1mV～50V,分五档：
① 1mV~20mV，② 20mV~200mV,③ 200mV~2V,④ 2V~20V,⑤ 20v~50V。
（2）正弦频率；1Hz~100kHz；
（3）检测误差：≤2%；
（4）具有检测启动按钮和停止按钮，按下启动按钮开始检测，按下停止按钮停止检测；
（5）显示方式：数字显示当前检测的有效是，在停止检测状态下，显示最后一次检测到的有效值；
（6）显示：LCD，显示分辨率：每档满量程的0.1%；

3. 单片机中 ADC 是如何进行采集的

摘 要：本文设计并实现了基于2.4GHz ISM频段射频收发芯片nRF2401的计算机短距离无线数据采集系统。该系统采用PC作为系统控制中心，以C8051F021单片机为核心构成数据采集传送的前端，并且采用nRF2401芯片进行数据无线发射与接收。
关键词：ISM频段； 射频； C8051F021单片机； nRF2401

引言
针对某医疗装置中的人体生理信号采集和传输问题，本文设计了计算机近距离无线数据采集系统。采用Nodic公司的nRF2401作为无线收发核心器件。系统由一台PC、无线数据接收模块和无线数据采集发射模块组成。无线数据发射模块以C8051F021单片机为处理核心，采用单片机内部的12位ADC对现场的模拟信号进行采集和发送；无线数据接收模块以C8051F021单片机作为处理核心，接收与发射模块由nRF2401无线收发芯片完成，采用MAX5591实现12位D/A转换，采用 RS-485总线与PC进行通信，它负责现场数据的接收和初步处理，并转发给PC以供显示和监控，同时将数字量转换为模拟量，供示波器显示；PC有良好的人机界面，利用NI的虚拟示波器显示远端现场采集的数据，并可以向现场的采集模块发送控制命令，同时可以实现保存采集数据、打印、回放历史数据等功能。

系统分析及设计
计算机短距离无线数据采集系统组成如图1所示。

图 1 系统组成框图

系统分析及硬件设计
由于现场要采集的数据为医学人体实验数据，幅值大约在-1.0V~+1.0V之间，频率为300Hz，要求测量误差低于10mV，C8051F021自带的12位ADC在精度上可以满足要求；但是单片机中的ADC要求输入为正电压，同时考虑到转换精度要求，故需要对信号进行转换，将原信号转换为幅值在0～3V、频率300Hz左右的信号。可以利用MAX4194组成信号转换电路，将模拟信号的零参考电平抬升到1.0V。这样，原先-1.0V~0V之间的电压信号转换为0~1.0V之间的电压，而原先0V~1.0V之间的电压转换为1.0V~2.0V之间的电压。这样就完成了原始信号的转换，适应了单片机的输入要求。单片机A/D转换参考电压选择外部3.3V，由MAX6013提供。
考虑到无线数据的发送与接收特点，故选用Nordic 公司的nRF2401芯片。nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4GHz~2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片功耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA。其独有的DuoCeiver技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401使用跳频技术，在2400MHz~2527MHz之间设立了128个频道(每个频道带宽1MHz)，频道间的切换时间小于200ms。此外，nRF2401内置CRC编解码模块，可以在不增加编程难度的条件下减小误码率。
无线数据接收后，要进行D/A转换，供示波器观看；考虑到数据的采集精度要求，故采用了 MAX5591作为转换器件，一方面可以方便地与C8051F021单片机SPI接口连接，另一方面，它是12位DAC，与采集端的ADC匹配，可减小转换误差。
无线数据接收到终端后，要求能直观地观看，并且可以对现场的数据采集次数、采集启停时间进行控制，故需要将数据传到PC，进行显示；同时，通过人机界面，对现场进行远程控制。PC采用VC++编写程序，利用NI 的虚拟示波器和其它控件实现友好的人机界面，数据显示、存储和打印功能。
系统中的主要软件模块
系统软件主要由上位机软件和下位机软件组成。
上位机软件主要实现与单片机通信、波形显示、数据存储、数据回放、打印等功能。下位机的主要功能有：系统初始化、数据采集(A/D转换)、无线数据发射、无线数据接收、数据D/A转换、与PC串口通信等。下面重点介绍下位机的无线发射与接收部分软件。
无线数据收发主要通过对nRF2401进行操作实现，包括器件配置、发送数据、接收数据等。nRF2401的工作模式通过引脚PWR_UP、CE和CS选择。在RX/TX模式下，有两种工作方式：ShockBurs和Direct Mode。本系统选用了ShockBurst模式，这种模式下需要配置的内容有：接收数据长度、接收通道地址、CRC校验、工作方式、发送频率、传送速率、接收与发送等。需要15字节的配置内容，下面给出了16进制的配置内容：0x80,0x80,0x00,0xcc,0xcc,0xcc,
0x00,0xcd,0xcd,0xcd,0xcd,0x83,0x4f,
0x05。

难点分析及解决方法
nRF2401半双工通信方式与C8051全双工通信接口的转换
在数据的采集端，单片机与射频模块是双向通信，可以直接采用单片机自带的SPI 接口与射频模块单向通信，包括配置射频模块的工作方式、接收通道地址、接收数据长度、接收频率、发送功率等参数和要发送的采集数据；当单片机要读取远端发送的控制命令时，要将SPI模式关闭，同时将MOSI、DR1端口定义为输入方式，然后将射频模块接收的控制命令读到单片机内部，并根据控制命令进行相应的操作，如采集通道选择、采集次数设定、开始采集、停止采集、发送数据等。

表1 实验数据表

在接收端，单片机和射频模块之间也是双向通信，单片机首先关闭SPI 模式，将MISO定义为输入模式，通过模拟的SPI 操作，对射频模块进行配置；当有控制命令要发送时，仍将MISO端口定义为输出模式，将射频模块配置为发送模式，将控制命令发送到数据采集终端；当要接收采集终端传来的数据时，首先将射频模块配置为接收模式，然后打开SPI 功能，利用单片机的SPI接口，将数据读到单片机内部。
这样，就完成了射频模块的半双工通信接口与单片机全双工通信接口的转换。
单片机与MAX5591之间的
SPI接口通信
C8051单片机的SPI 操作时序不能满足MAX5591的时序要求。要使单片机和MAX5591之间进行数据传输，必须根据MAX5591的时序要求将单片机的SPI时序进行转换。

实验结果及分析总结
实验结果
现场模拟电压信号通过12位ADC转换为数字量，通过无线方式传送到远端监控室，一方面通过DAC转换为模拟量，供示波器观看；另一方面，通过RS-232传送到PC进行显示、存储和打印。表1是实验数据。
分析总结
从试验数据可以看到，系统实现了现场模拟电压信号的采集、无线传输以及模拟信号还原，误差不大于0.2%，满足了设计要求。同时系统还存在着不足之处：在数据量加大，传输速率为1MHz时，偶尔会出现数据丢失现象；当被测信号频率大于500Hz的时候，信号复现时会出现波形失真。
系统实现了远端现场采集8路人体生理信号，无线传送到监控中心并复现现场信号的功能。实验证明，系统在250Kbps速率下无线传输距离可达50米，采集信号误差低于0.5% 。数据传输中采用了16位CRC校验，降低了误码率。该系统已经在某医疗器械上得到应用。经改造，系统可以采集现场的数字量和一些开关量，实现设备状态监测和开关量控制等。

结语
本文采用软件切换的方式实现了半双工器件与全双工器件的通讯转换，采用软件模拟SPI操作，解决了多SPI器件之间的通信协议匹配问题。■

参考文献：
1 沈阳新华龙电子有限公司，C8051F020/1/2/3 混合信号ISP FLASH 微控制器，2005
2 赵念强，鲍可进，申屠浩.基于SoC单片机8051F的码头供给监控系统 北京:微计算机信息, 2005年第3期第70页

4. 怎么用单片机测量信号频率。

你这难度有点大啊！
市电220V中基频是50Hz，而且幅度最大，其他高频的成分幅度小，都叠加在50Hz的基频上。
所以50Hz基频的频率测量比较简单，电压比较器进行比较得到方波，单片机测量方波频率就OK，至于幅度就使用ADC测量降压之后的市电，然后根据降压比来计算原来的电压。
实际上对50Hz成分的测量可以用ADC来完成，那就是软件的学问了，通过软件计算信号的周期和幅度。
分析其他频率的信号，那就要先把50Hz基频过滤掉才行了。因为普通的降压法同样把其他谐波成分幅值降低到无法测量的程度，所以要使用滤波器过滤掉50Hz信号，然后将剩余的信号用ADC采样，
并进行FFT运算得到各个频率成分的频率值和幅度值。

5. 单片机中的ADC是什么意思作用是什么

ADC即模拟数字转换器（英语：Analog-to-digital converter）是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备。一个模拟数字转换器可以提供信号用于测量。与之相对的设备成为数字模拟转换器。

ADC的作用是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。

（上图为ADC针脚排布）

(5)单片机adc测量高频信号扩展阅读：

ADC模拟数字转换器：

典型的模拟数字转换器将模拟信号转换为表示一定比例电压值的数字信号。然而，有一些模拟数字转换器并非纯的电子设备，例如旋转编码器，也可以被视为模拟数字转换器。

数字信号输出可能会使用不同的编码结构。通常会使用二进制二补数（也称作“补码”）进行表示，但也有其他情况，例如有的设备使用格雷码（一种循环码）。

参考资料来源：

网络-ADC

6. 单片机采集电压，电流，频率可以用哪几种方法来实现

电压直接用ADC来测量。
电流通过电阻转换为电压，再由ADC测量。
频率通过计数器或者定时器测量。
当然通过V/F变换，把电压电流信号转换为频率信号，也能完成测量。
串行口采集频率的说法还没听说过。

7. 单片机中的ADC是什么意思作用是什么

ADC即模拟数字转换器（英语：Analog-to-digital converter）是用于将模拟形式的连续信号转换为数字形式的离散信号的一类设备。一个模拟数字转换器可以提供信号用于测量仿判。与之相对的设备成为数字模拟转换器。

ADC的作用是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。真实世界的模拟信号，例如温度、压激哪力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。

（上图为ADC针脚排布）

扩展备铅改资料：

ADC模拟数字转换器：

典型的模拟数字转换器将模拟信号转换为表示一定比例电压值的数字信号。然而，有一些模拟数字转换器并非纯的电子设备，例如旋转编码器，也可以被视为模拟数字转换器。

数字信号输出可能会使用不同的编码结构。通常会使用二进制二补数（也称作“补码”）进行表示，但也有其他情况，例如有的设备使用格雷码（一种循环码）。

参考资料来源：

网络-ADC