经济型智能模数转换器制造技术

经济型智能模数转换器，包括模／数转换电路和一个经由单片机操作的控制单元，其中，模／数转换电路包括，积分器电路Ｆ１，与之相连的脉冲发生器电路Ｆ２，反馈电路Ｆ３接于积分器电路Ｆ１和脉冲发生器电路Ｆ２之间，电压基准电路Ｆ４接于脉冲发生器电路Ｆ２的置位端和清零端；控制单元包括：控制定时器模块Ｐ１，初始化模块Ｐ２，启动模块Ｐ３，判断模块Ｐ４，读数据模块Ｐ５，线性修正模块Ｐ６，数据输出模块Ｐ７，上述模块顺序相接；模／数转换电路中脉冲发生器电路的输出端Ｖｏｕｔ连接到单片机的计数输入口，在控制单元的启动模块Ｐ３被计数器采集，经济型智能模数转换器的输出信号以数据的形式保存在单片机中的数据输出缓冲区。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于模数转换器领域。技术背景市场上常用的A/D转换器件，多釆用逐次逼近等直接转换方式，价位高(尤其是高 转换精度)，占用单片机的地址线多(8根以上)，有的需要双电源。例如美国AD公司 的AD1679，是14位A/D转换器件，就需要12V和5V供电，增加仪表电源负担；它与单片 机的连线最少10根，占用资源。市场上也有集成的V/F器件，例如LMX31系列V/F转 换电路，但使用时外围元器件多且对外围元器件的温度系数及精度要求高，否则会影响 线性。例如LMX31系列V/F转换电路，所需外围器件最多到18个，其中，决定输出频 率的阻容元件必须是低温度系数的金属膜电阻和聚苯乙烯电容。引起V/F转换产成非线 性误差的原因是LMX31器件的1脚的输出阻抗，它使输出电流随输入电压的变化而变化， 因而影响转换精度，为克服此缺点，高精度V/F转换器在1脚和7脚间加入了一个积分器， 组成积分器的运算放大器要求选用低失调电压和低失调电流的器件。这不仅增加成本， 而且对于批量生产时的调校，效率不高。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术的不足，提供一种经济型智能模数转换器。本技术采取的技术方案是经济型智能模数转换器，包括模/数转换电路和一 个经由单片机操作的控制单元，其中，模/数转换电路包括，积分器电路，与之相连的 脉冲发生器电路，反馈电路接于积分器电路和脉冲发生器电路之间，电压基准电路接于 脉冲发生器电路的置位端和清零端；控制单元包括控制定时器模块，初始化模块，启 动模块，判断模块，读数据模块，线性修正模块，数据输出模块，上述模块顺序相接； 模/数转换电路中脉冲发生器电路的输出端连接到单片机的计数输入口 ，在控制单元的 启动模块被计数器采集，经济型智能模数转换器的输出信号以数据的形式保存在单片机 中的数据输出缓冲区。模/数转换电路基本功能与原理完成模拟信号到脉冲信号的转换，将脉冲信号输 入到单片机的计数口。被转换的模拟电压信号，由Vin点(R105的一端)输入，经过积分电路Fl在Va点输 出锯齿波信号，经过脉冲发生器电路F2在Vout点(D触发器74HC74的9脚)输出等宽、 等幅、变周期的脉冲方波信号。脉冲信号的频率与输入电压成线性关系。通过控制时钟 信号频率CLK，以及通过单片机操作控制单元在控制定时器模块P1中设置合适的定时器周期，可以控制转换精度达14位，并具有抗工频干扰的能力。与现有技术相比，经济型智能模数转换器的优点是所用器件少、价位低，对元器 件的要求不高，积分电容采用磁片电容就行，对电阻的温漂也无要求，只占用单片机的 一根口线，无需校准运算放大器失调电压，配合软件编程，可以实时进行线性修正，并 且具有很强的抗工频干扰能力，具有14位的高转换精度，非常适宜规模生产及在工业现 场使用。附图说明图l是本技术中模/数(V/F)转换电路图；其中，Fl积分器电路，F2脉冲发 生器电路，F3反馈电路，F4电压基准电路。图2是本技术中控制单元逻辑框图。其中，Pl控制定时器模块、P2初始化模块、 P3启动模块、P4判断模块、P5读数据模块、P6线性修正模块、P7数据输出模块。具体实施方式参见附图l，本技术中的模/数转换电路包括，积分器电路Fl,与之相连的脉冲 发生器电路F2，反馈电路F3接于积分器电路F1和脉冲发生器电路F2之间，电压基准电路 F4接于脉冲发生器电路F2的置位端和清零端。所述的积分器电路F1包括一个电阻R105， 一个型号为LF353的运算放大器U102B和 一个电容CIOI。输入信号由电阻R105的一端进入，电阻R105的另一端连接到运算放大 器U102B的6脚和电容C101的一端；电容CIOI的另一端连接到运算放大器U102B的7脚， 同时作为积分器输出连接到脉冲发生器电路F2电路部分的电阻R109的一端；运算放大器 U102B的5脚连接到反馈电路F3电路部分的Vb端。所述的脉冲发生器电路F2包括两个电阻R109和R116，一个型号为74HC74的D触发器 U103B和一个二极管D102。电阻R109的一端连接到积分器电路Fl的Va端，电阻R109的 另一端连接到D触发器U103B的12脚(触发输入端D)和二极管D102的负端；二极管D102 的正端连接至IJD触发器U103B的8脚(反向输出端Q )和反馈电路F3电路部分的百107的一 端；时钟信号CLK连接到D触发器U103B的11脚(时钟输入端CLK); D触发器U103B的10 脚(置位端SD)与13脚(清除端CD)相连，同时连接到电压基准电路F4电路部分的Vc端；D 触发器U103B的9脚(输出端Q)连接到电阻R116的一端，作为输出信号Vout与单片机 的计数输入口相连；电阻R116的另一端接地。所述的反馈电路F3包括三个电阻R106、 R107和R108。反馈信号大小由电阻R107、 R108调节；电阻R107的一端已与脉冲发生器电路F2电路部分的D触发器U103B的8脚相 连；电阻R107的另一端与电阻R108的一端和电阻R106的一端相连，作为Vb点连接到积4分器电路F1电路部分的运算放大器LF353 U102B的5脚；允许输入负信号的大小可以调 节电阻R106的大小，电阻R106的另一端连接到负5V电源。电阻R108的另一端接地。所述的电压基准电路F4包括一个电阻R102， 一个稳压电路U104和一个电容C108。 电阻R102的一端连接到电源VCC上，另一端连接到稳压电路U104的2脚和电容C108的一 端，作为稳压电路的输出(Vc点)连接到脉冲发生器电路F2电路部分中的D触发器U103B 的10脚(置位端SD)和13脚(清除端CD);稳压电路U104的3脚和电容C108的另一端相连， 并与地线相连。参见附图2，控制单元包括控制定时器模块P1、初始化模块P2、启动模块P3、判 断模块P4、读数据模块P5、线性修正模块P6、数据输出模块P7，以上模块顺序相接，唯 当判断模块P4判断为否时，返回判断模块P4输入端重新执行。接收V/F (模/数)转换电路中F2模块输出的脉冲信号Vout，通过在控制定时器模块 Pl中设置合适的定时器周期，可以控制转换精度达14位，并具有抗工频干扰的能力，通 过线性修正模块P6，完成在线线性修正。程序开始执行从P1到P7顺序运行；V/F转换电 路的输出Vout连接到单片机的计数输入口在控制单元的启动模块P3被计数器采集，被测 电压信号经线性修正模块P6处理后以数据的形式保存在单片机中的数据输出缓冲区。在控制定时器模块P1中，要设置定时器的周期，周期的长短影响转换精度和速度， 周期越长精度越高，速度越慢。在初始化模块P2中，要将脉冲计数单元清空，以便接收新数据。在启动模块P3中，要同时完成启动定时器和计数器的操作，定时器由单片机内部完 成，计数器的输入脉冲来自V/F转换电路F2模块的输出Vout。在判断模块P4中，判断定时器的定时时间到没到？如果没到，继续等待，定时到， 一个采样周期结束，停止计数，进入信号处理阶段。在读数据模块P5中，读取计数单元的数据到计算缓冲区中。在线性修正模块P6中，对计算缓冲区中数据进行处理，完成数据的线性修正以及量 程转换等，计算出输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
经济型智能模数转换器，其特征在于，包括Ｖ／Ｆ转换电路和一个经由单片机操作的控制单元，其中，模／数转换电路包括，积分器电路，与之相连的脉冲发生器电路，反馈电路接于积分器电路和脉冲发生器电路之间，电压基准电路接于脉冲发生器电路的置位端和清零端；控制单元包括：控制定时器模块，初始化计数单元模块，启动模块，判断模块，读数据模块，线性修正模块，数据输出模块，上述模块顺序相接；模／数转换电路中脉冲发生器电路的输出端连接到单片机的启动模块的计数输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹菁，马英杰，
申请(专利权)人：天津索思仪表测控系统技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]