过采样提高12位ADC精度在STM32主控上的实现(附电路及代码)

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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。

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压感应用实物概览：

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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：

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2、12位ADC的MCU和压感：

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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)：

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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：

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2、低成本方案，省掉高精度AD芯片，直接用主控采集压感：

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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。