关于STC8 USB功能导致ADC读取跳动的问题

rm5***

我在使用STC8H2K08U时，实现USB转串口和键鼠（参考官方例程作出优化的程序）功能，USB通信都正常，USB串口使用bulk传输，键鼠使用中断模式，1ms间隔，由USB 5V供电，主频由USB时钟48MHz分频出24MHz。
然后在此功能上，加入ADC采样功能。ADC读取电源电压，由两个5.1kΩ电阻分压，ADC引脚并联100nF保证ADC采样保持误差小于1LSB，ADC采样时间调整为31，ADC时钟为主时钟6分频，单独验证ADC功能时，可以保证ADC读取结果跳动在±1以内。
但发现，在ADC采样时，电脑打开USB串口功能，不收发收据，此时ADC读取结果会收到较大影响，读取结果跳动会达到正负几十个数，关闭USB串口后ADC读取结果马上跳动恢复±1，程序在ADC采样时关闭EA效果也是一样。

单片机原电源接法：
VCC引脚和ADC_REF直连，VCC由USB供电串联22Ω后在VCC引脚最短距离并联100nF+10μF电解电容，ADC_REF引脚并联100nF，Ucap并联100nF。
在USB串口打开时，可以用示波器看到在Ucap有较大的1ms间隔的电压毛刺，VCC引脚上亦会有此成分的干扰，关闭串口后1ms毛刺消失。

为此，我作出以下方案尝试改良：
1，把VCC电源的电解电容加大到470μF，VCC上毛刺减少大部分；再并联10μF陶瓷电容后，示波器基本在vcc上看不到电压毛刺（20mv档），但ADC受干扰现象依旧。
2，断开VCC引脚和ADC_REF，两引脚分别串联22Ω电阻到5V电源，电解电容保持470μF；示波器同样基本看不到毛刺，ADC受干扰现象依旧。
3，保持第二条，将Ucap电容换为10μF陶瓷电容，ADC受干扰现象依旧。
4，使用ME6210稳压器，将5V降为3.3V，VCC电解电容保持470μF，VCC引脚和ADC_REF直连；示波器看不到毛刺，ADC受干扰现象依旧；
5，使用ME6210稳压器，5V降为3.3V后直接连Ucap供电，Ucap电容使用470μF电解电容+10μF陶瓷电容，VCC和ADC_REF由USB经22Ω电阻后并联470μF+10μF陶瓷电容；此时示波器在Ucap和VCC上毛刺都非常小，但ADC受干扰现象依旧。

我尝试了以上手段均不能解决USB串口打开时导致ADC读取结果跳动大的问题，ADC和USB功能单独运行时都是良好的，不知道是不是还有什么遗漏，望能解决这个问题。

神***

【新提醒】完整的系统设计参考原理图@8H8K64U, [url=home.php?mod=space&uid=5]@32G12K128 - 电源/复位/省电模式/外部晶振/内部时钟/对外时钟输出/PLL-144MHz时钟 国芯人工智能技术交流网站 - AI32位8051交流社区[/url]

神***

神***

请严格按照我们的推荐来做,
楼主的描述和原理图，不一定吻合，但问题：
1，说 VCC串了 22欧电阻，这肯定不专业，直接短路；
2，ADC参考源 TL431的输出没有 并1个10uF电容到地，
     这是不会使用 TL431
3, 楼主一个简单的电路，原理图却搞得那么复杂，请参考下图简化

神***

1，电源线上坚决不要串电阻；

2，ADC_VREF 要接 参考源，如直接接到 VCC
     要用 内部的 1.19V 参考信号源 反推 VCC 及其他输入通道的输入电压

网***

应该是供电和PCB走线不合理引起的,
一方面,供电线串电阻瞬态负载变化导致供电波动.
另一方面,ADC检测通道的地线电流通道跟其他负载电流通道公用PCB走线,其他负载电流变化时,在地线上的压降影响ADC采样值.
重点检查ADC采样回路的地线电流通道,避免跟其他负载电流共用地线通道.

rm5***

网*** 发表于 2026-1-10 11:57
应该是供电和PCB走线不合理引起的,
一方面,供电线串电阻瞬态负载变化导致供电波动.
另一方面,ADC检测通道的 ...

我已检查过信号回路和地线回路，供电和信号的负极回路一个在左一个在右，两个回路电流互不干扰且单点接地。

且用示波器检查了信号进入ADC的波形和电源，开启USB和关闭USB是一致的，
就是会在USB开启后，ADC的结果跳动由原来的 ±1 变大到 ±3 到 ±5 左右。

各位如果手头上有官方开发板，可以尝试下这个操作，ADC读取一个固定电压值，不要进行滤波，直接显示结果，
然后开启和关闭USB转串口功能，对比前后的ADC值跳动是否有差异。

这个问题对有USB和小信号ADC应用的场景非常重要，每一个LSB值都要有意义才行，不然就要舍弃ADC有效位数了。

erci***

貌似和USB无关，可以对比下串口的

参考此例程软件防抖：
09-ADC采样NTC数据-软件防抖-过采样使用-串口1返回结果.zip (85.88 KB, 下载次数: 39)

2026-1-12 09:11 上传

点击文件名下载附件

网***

rm5*** 发表于 2026-1-11 23:15
我已检查过信号回路和地线回路，供电和信号的负极回路一个在左一个在右，两个回路电流互不干扰且单点接地 ...

3.3V供电的话,1个字对应0.8mV左右,3个字对应2.4mV左右,
电脑USB供电含有大量低频纹波和射频尖刺,普通的供电系统很难做到几个mV的波动.
特别是射频干扰,会通过空间耦合,不是加大滤波电容就能抑制的.
示波器的带宽和分辨率有限,低噪都可能超过1mV了,直接测量供电波形看不出什么异常的
ADC不做滤波的话不可能做到只跳1个字.
另外,STC单片机没有独立的AGND管脚,片内模拟和数字负载电流不可避免会有公共通道.这也是一个跳字因素.
做产品方案时,要留有足够余量.压榨到极限使用的话,批量生产也会出问题.

rm5***

网老四 发表于 2026-1-12 11:58
3.3V供电的话,1个字对应0.8mV左右,3个字对应2.4mV左右,
电脑USB供电含有大量低频纹波和射频尖刺,普通的供 ...

STC的单片机ADC确实可以在良好的条件下实现只跳±1，这个可以用电池验证的。重点是保证ADC_VREF稳定，而且我在实际使用中，用普通的稳压器结合合理的电路设计也可以实现良好的数值稳定性，再加上结合与周期性干扰同步的方式，读出来的ADC结果在不滤波的情况下确实是可以在±1跳动。
我这个电路中是在USB不开时ADC跳±1，USB打开跳动变大，我也感觉有可能是内部模块的串扰，因为只有STC8H3K系列才有独立的模拟量引脚，当时用过只要电源稳定也是可以保证很稳定的ADC结果，不需要软件滤波，每一次采样都是有效的

rm5***

ercircle 发表于 2026-1-12 09:11
貌似和USB无关，可以对比下串口的

参考此例程软件防抖：

在USB打开前ADC结果都很稳定，
不需要软件做任何滤波处理，
USB串口打开后，传不传数据都会造成ADC结果跳动变大，
USB主机一直在询问从机有没有数据包要返回。

神***

请将您的原理图 PDF 发上来，不要只有文字，
还有 PCB 正反截图，实物照片

rm5***

神*** 发表于 2026-1-13 09:12
请将您的原理图 PDF 发上来，不要只有文字，
还有 PCB 正反截图，实物照片
...

原电路板由于功能比较多，测试可能会存在干扰项。


为排除其他干扰项，我单独做了一块ADC验证板来排查问题。
测试板只保留了USB和硬件串口和ADC功能，尽量使用简单而短的布线；

板子的工程文件在附件，使用立创EDA专业版绘制。
PCB：






原理图：



实际电路板上，Ω电阻不是全部焊接，用作跳线功能：
单片机VCC使用线性稳压器的3.3V供电；
单片机的ADC参考电压直连单片机VCC，没有使用431电路进行稳压；
单片机的Ucap使用线性稳压的3.3V供电；
电源的电容全部焊接；
电池和USB电源焊接二极管选择供电，实际使用电池供电；

单片机测试程序是从原工程的基础上简化来的，主要功能是进行USB转串口，
源代码没有作整理，只展示部分相关的功能代码；

单片机主频设置为24MHz，使用USB的内部48MHz时钟进行分频；
ADC时钟设置为4分频，
ADCTIM设置：采样时间31，通道保持时间3，通道选择时间0；
ADC每次采样都关闭全局中断 EA，采样结束后再打开 EA；

测试软件运行逻辑：
每100ms读取一次6个通道的ADC值，读取16次后进行最大最小值以及平均值的统计输出；
数据同时向USB转串口以及硬件串口进行发送；

输出格式为文本：

xxx_ADC = ADC值,MAX = ADC值,MIN = ADC值,Jump = ADC值\r\n


xxx_ADC 是通道采样的平均值，MAX 是16次采样的最大值，MIN 是16次采样的最小值，Jump 是16次采样的最大值减最小值；

读取ADC值的函数：

void read_adc_val(void)
{
u8 i;
        u16 adc_tmp[6];
        
        if(adc_r_cnt < 16){
        // 读ADC结果
        adc_tmp[0] = ADC_get(VIN1_CHN);
        adc_tmp[1] = ADC_get(VIN2_CHN);
        adc_tmp[2] = ADC_get(VIN3_CHN);
        adc_tmp[3] = ADC_get(VIN4_CHN);
        adc_tmp[4] = ADC_get(VREF_CHN);
        adc_tmp[5] = ADC_get(VCC_CHN);
        
        // 储存最值
        for(i = 0;i < 6;i++){
                adc_read[i] += adc_tmp[i];
                
                if(adc_tmp[i] > adc_res_max[i]){
                        adc_res_max[i] = adc_tmp[i];
                }
                if(adc_tmp[i] < adc_res_min[i]){
                        adc_res_min[i] = adc_tmp[i];
                }
        }        
        
        adc_r_cnt++;
        }
        else{
                show_adc_flag = true;
        }
}
复制代码

发送ADC数据函数：

// 发送ADC结果
void show_adc_res(void)
{
        u16 u_tmp;
        xdata char c_buf[20];
// 数据采集完成
        if(show_adc_flag == true){
                // 发送字符串
                put_up_string(uart_adc_name[show_adc_idx]);
// 发送平均值
                print_NUM_to_string(c_buf,(adc_read[show_adc_idx]/16),4,0,false);
                put_up_string(c_buf);
                
                put_up_string(",MAX = ");
                // 发送最大值
                print_NUM_to_string(c_buf,adc_res_max[show_adc_idx],4,0,false);
                put_up_string(c_buf);
                
                put_up_string(",MIN = ");
                // 发送最小值
                print_NUM_to_string(c_buf,adc_res_min[show_adc_idx],4,0,false);
                put_up_string(c_buf);
                
                put_up_string(",Jump = ");
// 发送跳动值
                u_tmp = (adc_res_max[show_adc_idx] - adc_res_min[show_adc_idx]);
                print_NUM_to_string(c_buf,u_tmp,4,0,false);
                put_up_string(c_buf);
                
                put_up_string("\r\n");
                // 复位计数器
                adc_r_cnt = 0;
                adc_read[show_adc_idx] = 0;
                adc_res_max[show_adc_idx] = 0;
                adc_res_min[show_adc_idx] = 4096;
                // 发送循环
                show_adc_idx ++;
                if(show_adc_idx > 5){
                        show_adc_idx = 0;
                        show_adc_flag = false;
                }
                // 发送数据
                Check_UART_Busy_Send();
        }
        
}
复制代码

ADC通道的 VIN4_ADC 连接电池使用可调电阻分压；
ADC通道的 VREF_ADC 连接单片机 ADC_REF 引脚进行对半分压；
ADC通道的 VCC_ADC 连接单片机 VCC 引脚进行对半分压；
其余ADC通道使用分压电阻连接，分压电阻输入悬空（约等于10KΩ电阻下拉）；

在打开USB转串口功能时，单片机读取的ADC结果（取其一）：

                    VIN1_ADC = 0001,MAX = 0006,MIN = 0000,Jump = 0006
                    VIN2_ADC = 0000,MAX = 0005,MIN = 0000,Jump = 0005
                    VIN3_ADC = 0000,MAX = 0005,MIN = 0000,Jump = 0005
                    VIN4_ADC = 3147,MAX = 3148,MIN = 3143,Jump = 0005
                    VREF_ADC = 2044,MAX = 2047,MIN = 2040,Jump = 0007
                    VCC_ADC  = 2045,MAX = 2051,MIN = 2043,Jump = 0008


关闭USB转串口功能时，单片机读取的ADC结果（取其一）：

                    VIN1_ADC = 0000,MAX = 0001,MIN = 0000,Jump = 0001
                    VIN2_ADC = 0000,MAX = 0000,MIN = 0000,Jump = 0000
                    VIN3_ADC = 0000,MAX = 0000,MIN = 0000,Jump = 0000
                    VIN4_ADC = 3147,MAX = 3148,MIN = 3147,Jump = 0001
                    VREF_ADC = 2044,MAX = 2045,MIN = 2044,Jump = 0001
                    VCC_ADC  = 2044,MAX = 2045,MIN = 2044,Jump = 0001


经过多次测试基本是相同的结果。
测试视频已上传到附件。

使用此ADC测试板测得的问题现象与原工程上出现的现象基本一致，
都是在打开USB功能时出现ADC跳动值变大的现象，关闭USB功能后ADC值正常。

如果需要此测试电路板的可以联系寄出，
如果需要继续测试哪些内容的请继续提出。