一种高精度数字无源电阻箱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高精度数字无源电阻箱，包括单片机，及受单片机控制的N个档位，每个档位都有移位寄存器、继电器驱动器和数控电阻阵列，移位寄存器的8位并行输出端Q7~Q0分别与继电器驱动器的8位输入端I7~I0相连，继电器驱动器的8位输出端D7~D0分别与数控电阻阵列的8位输入控制端C7~C0相连，其中第1档位的SI、SCK、RCK分别与单片机的3个通用I/O口GPIO相连，第M档位的SI、SCK、RCK和第1输出端R

【技术实现步骤摘要】
一种高精度数字无源电阻箱


[0001]本技术涉及数字电阻箱，具体是一种高精度数字无源电阻箱。

技术介绍

[0002]电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示电阻阻值的器件。数字电阻箱是一种用数字信号控制其阻值改变的器件，通常可分为有源和无源两类。与机械式电阻箱相比，数字电阻箱具有可编程改变阻值、无机械磨损、操作自动化、寿命长等优点，因而，数字电阻箱在模拟电阻式的传感器、自动控制等领域得到广泛应用。
[0003]现有的数字无源电阻箱一般是电磁继电器开关与标准电阻并联，通过程控不同电磁继电器开关闭合实现不同的输出电阻。这种并联结构的数字无源电阻箱，工作时闭合继电器的数量变化较大，由于闭合的电磁继电器存在一定的导通电阻，使得输出电阻误差波动较大，输出电阻精度较差。另外现有的数字无源电阻箱还存在占用大量的单片机I/O口、不便于档位和分辨率扩展的缺点，这在很大程度上限制了它在模拟传感器、自动控制等领域的应用。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是针对现有技术中存在的不足，而提供一种高精度数字无源电阻箱。这种数字无源电阻箱能大幅提高输出电阻的精度，实现大功率、无源的输出电阻，且控制电路占用单片机I/O口数量税减，便于数字电阻箱的档位和分辨率的扩展，可解决数字电阻箱在模拟传感器、自动控制等领域应用的问题。
[0005]实现本技术目的的技术方案是：
[0006]一种高精度数字无源电阻箱，包括单片机，及受单片机控制的N个档位，N为正整数，每个档位都有移位寄存器、继电器驱动器和数控电阻阵列，移位寄存器的8位并行输出端Q7～Q0分别与继电器驱动器的8位输入端I7～I0相连，继电器驱动器的8位输出端D7～D0分别与数控电阻阵列的8位输入控制端C7～C0相连，其中第1档位的数据线SI、数据输入时钟线SCK、数据输出锁存时钟线RCK分别与单片机的3个通用I/O口GPIO相连，第M档位的SI、SCK、RCK和第1输出端R
W1
分别与第M
‑
1档位的SQH、SCK、RCK和第2输出端R
W2
相连，M为整数且2≤M≤N，从第1档位的第1输出端R
W1
与第N档位的第2输出端R
W2
之间输出无源电阻R
x
。
[0007]所述数控电阻阵列由5个电阻和8个电磁继电器组成，5个电阻按R1～R5的顺序串联成对列，电磁继电器RL1～RL8的一个线圈引脚分别引出8位输入控制端C0～C7，RL1～RL8的另一个线圈引脚相连接并连接至高电平V
CC
，RL1～RL5的一个常开触点引脚分别与R1～R5的串联处和R5的无串联处引脚相连，RL1～RL5的另外一个常开触点引脚相连接并引出第1输出端R
W1
，RL6～RL8的一个常开触点引脚分别与R1的无串联处引脚和R1～R3的串联处引脚相连，RL6～RL8的另外一个常开触点引脚相连接并引出第2输出端R
W2
。
[0008]所述的8个电磁继电器，工作时RL1～RL5只有一个闭合，RL6～RL8只有一个闭合，不工作时8个电磁继电器均断开。
[0009]所述5个电阻，第k档时R1阻值为R1(k)＝R
×
10
(k
‑
1)
，k为正整数且k≤N，R为分辨率，且R1至R5之间的阻值比为1：2：4：1：2，工作时第k档的R
w1
与R
w2
之间输出电阻为j
×
R
×
10
(k
‑
1)
，j为非负整数且j≤10，不工作时第k档的R
w1
与R
w2
之间输出电阻为∞。
[0010]所述输出无源电阻R
x
的范围为R0为电磁继电器的导通电阻。
[0011]所述8个电磁继电器型号均为G6L。
[0012]所述移位寄存器型号为74LS595。
[0013]所述继电器驱动器型号为ULN2803。
[0014]所述单片机型号为STC89C52。
[0015]本技术方案给出第k档移位寄存器锁存输出Q7～Q0、数控电阻阵列输入控制信号C7～C0、相应的2个电磁继电器闭合或全断开、第1输出端R
W1
与第2输出端R
W2
之间的电阻值和第1输出端R
W1
与第2输出端R
W2
之间电阻编码Data[k
‑
1]之间的关系，如表1所示：
[0016]表1
[0017][0018]上述高精度数字无源电阻箱输出无源电阻R
x
的控制过程为：
[0019]S1.任意输出电阻R
x
，档位数N，分辨率R，电磁继电器的导通电阻R0，将R
x
减去2N个电磁继电器的导通电阻R0后转为整数Z
Rx
＝(R
x
‑
2N
×
R0)/R，计算N个档位的数字无源电阻箱
最大量程整数判断Z
Rx
是否大于M
R
(N)，如果是则执行步骤S2，否则令k＝N，并执行步骤S3；
[0020]S2.N个档位的第1输出端R
W1
与第2输出端R
W2
之间的电阻编码均为Data[k
‑
1]＝11，k为正整数且k≤N，并跳转到步骤S6；
[0021]S3.判断Z
Rx
是否小于10
k
，如果是则执行步骤S4，否则执行步骤S5；
[0022]S4.第k档位的第1输出端R
W1
与第2输出端R
W2
之间的电阻编码为Data[k
‑
1]＝Z
Rx
/10
k
‑1，第k
‑
n+1档位的第1输出端R
W1
与第2输出端R
W2
之间的电阻编码为Data[k
‑
n]＝(Z
Rx
/10
(k
‑
n)
)％10，n为整数且2≤n≤k，并跳转到步骤S6；
[0023]S5.第k档位的第1输出端R
W1
与第2输出端R
W2
之间的电阻编码为Data[k
‑
1]＝10，令Z
Rx
＝Z
Rx
‑
10
k
，k＝k
‑
1，判断k是否等于1，如果是则令Data[0]＝Z
Rx
，并跳转到步骤S6，否则跳转到步骤S3；
[0024]S6.查表1得到N个档位移位寄存器锁存输出控制码Q[Data[k
‑
1]]，k为正整数且k≤N，单片机同步输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度数字无源电阻箱，其特征在于，包括单片机，及受单片机控制的N个档位，N为正整数，每个档位都有移位寄存器、继电器驱动器和数控电阻阵列，移位寄存器的8位并行输出端Q7～Q0分别与继电器驱动器的8位输入端I7～I0相连，继电器驱动器的8位输出端D7～D0分别与数控电阻阵列的8位输入控制端C7～C0相连，其中第1档位的数据线SI、数据输入时钟线SCK、数据输出锁存时钟线RCK分别与单片机的3个通用I/O口GPIO相连，第M档位的SI、SCK、RCK和第1输出端R
W1
分别与第M
‑
1档位的SQH、SCK、RCK和第2输出端R
W2
相连，M为整数且2≤M≤N，从第1档位的第1输出端R
W1
与第N档位的第2输出端R
W2
之间输出无源电阻R
x
。2.根据权利要求1所述的高精度数字无源电阻箱，其特征在于，所述数控电阻阵列由5个电阻和8个电磁继电器组成，5个电阻按R1～R5的顺序串联成对列，电磁继电器RL1～RL8的一个线圈引脚分别引出8位输入控制端C0～C7，RL1～RL8的另一个线圈引脚相连接并连接至高电平V
CC
，RL1～RL5的一个常开触点引脚分别与R1～R5的串联处和R5的无串联处引脚相连，RL1～RL5的另外一个常...

【专利技术属性】
技术研发人员：李震春，张家琪，孙瑶，陈皓文，陈炳俊，杨涛，王天佑，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：