一種減少溫漂的裝置及其控制方法

2023-10-07 19:20:54 3

專利名稱：一種減少溫漂的裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，具體涉及一種減小溫漂的裝置及其控制方法。
背景技術：
在電子電路中常常要為晶片及器件提供一個或多個的可控的實時電壓值，為了達到這個目的一般採用單片機和可調的電位器組成一個模塊，通過單片機來控制電位器阻值 的設定，提供準確的偏壓值。本發明中將用到的電位器為ADN2850，ADN2850共有1024個選 擇阻值，即將其量程均分，理論上輸出電壓值和電阻值的選定應該是一種線性的關係。但是 由於工作環境的溫度，溼度及使用產生的損耗使得每個刻度提供的電阻值產生了改變，其 中溫度的影響較為嚴重，就使得輸出的電壓值與理想的電壓值產生較大的偏差。因此為了 使輸出的實際電壓值與理想電壓值在一定的精度要求下比配，就有必要使用運用反饋的思 想來校正電阻值的選擇以到達精確控制偏壓的目的。

發明內容
本發明所要解決的問題是如何提供一種減小溫漂的裝置及其控制方法，該裝置 運用反饋原理來減小溫度、溼度及使用產生的損耗變化對ADN2850可控電位器的電阻值精 度的影響。本發明所提出的技術問題是這樣解決的提供一種減小溫漂的裝置，其特徵在於， 包括計算機、單片機、可調電位器、運放電路和四通道模數A/D轉換器，其中①計算機控制發送和接收數據，並與單片機雙向連接，兩者之間的數據通信採用 RS232協議，單片機輸入式連接可調電位器，並與四通道模數A/D轉換器雙向連接，可調電 位器單向輸入式連接運放電路，運放電路分別輸入式連接四通道模數A/D轉換器和紅外焦 平面陣列；②計算機見電壓值所對應的可調電位器控制碼與電壓值對應的數位訊號發送給 單片機，單片機通過不同的指令代碼控制可調電位器來改變運放電路的反饋電阻來改變輸 出電壓，輸出電壓作為四通道模數A/D轉換器的輸入電壓經過轉換後得到數據發送回單片 機，再與計算機發送的目標電壓值作比較，經過最終輸出滿足紅外焦平面陣列所需的準確 的電壓值。上述減小溫漂的裝置的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟3Ol，開始；步驟302，單片機初始化完成目標電壓值的配置；步驟303，判斷串口的中斷，S卩外界對於目標值的設定如果結果為「是」，則進入 步驟304，否則進入步驟305 ；步驟304，接受到外界的數據並重新設定目標值，電壓值V轉換得到的目標值 Voltage Voltage = int(VX212/5)；
步驟305，判斷臨時變量temp即數模轉換的結果與設定值的大小，臨時變量temp是運放電路提供輸出電壓被四通道模數A/D轉換器轉換後得到的數據，判斷的標準為 temp-Voltage > 2，如果結果為「是」，則進入步驟308，否則進入步驟306 ；步驟306，其判斷的標準為temp-Voltage < 2，如果結果為「是」，則進入步驟309， 否則進入步驟307 ；步驟308，當程序進入步驟308時表明臨時變量temp大於實際的設定電壓輸出值 Voltage，需要減小反饋電阻的阻值即減小可調電位器的控制碼；步驟309，當程序進入步驟309時表明臨時變量temp小於實際的設定電壓輸出值 Voltage，需要增大反饋電阻的阻值即增大可調電位器的控制碼；步驟307，即表明在精度範圍內臨時採樣結果和實際設定的輸出電壓值已經相對 接近，所以對於反饋電阻值即可調電位器的控制碼給予保持。本發明的有益效果本發明中提供了減小溫漂的裝置以及控制方法，利用了反饋 減小溫度、溼度及損耗使得提供的理想偏壓產生的誤差的思想，該裝置具有成本低，效率 高，準確可靠等特點，適合對於晶片及器件提供一個或多個實時準確的電壓值。


圖1是整個反饋控制系統的框架圖；圖2是提供偏壓的具體電路圖；圖3是單片機控制電壓值輸出的具體流程圖。其中，1、運放AD8606，2、ADN2850提供的反饋電阻，3、1%精度的電阻Rb，4、l%精度 的電阻Ra，5、1 %精度的電阻R。，6、2. 048V的標準電壓輸入，7、運放的輸出。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述本發明的目的在於通過硬體電路的搭建和軟體程序一起組成一個系統(為紅 外焦平面陳列器件提供偏壓)運用反饋原理來減小溫度、溼度及使用產生的損耗變化對 ADN2850可控電位器的電阻值精度的影響。本發明提供了一個硬體裝置，包括計算機、單片機、可調電位器、運放電路和四通 道模數A/D轉換器，其中①計算機控制發送和接收數據，並與單片機雙向連接，兩者之間 的數據通信採用RS232協議，單片機輸入式連接可調電位器，並與四通道模數A/D轉換器 雙向連接，可調電位器單向輸入式連接運放電路，運放電路分別輸入式連接四通道模數A/D 轉換器和紅外焦平面陣列；②計算機見電壓值所對應的可調電位器控制碼與電壓值對應的 數位訊號發送給單片機，單片機通過不同的指令代碼控制可調電位器來改變運放電路的反 饋電阻來改變輸出電壓，輸出電壓作為四通道模數A/D轉換器的輸入電壓經過轉換後得到 數據發送回單片機，再與計算機發送的目標電壓值作比較，經過最終輸出滿足紅外焦平面 陣列所需的準確的電壓值。具體地，單片機為AT89c2051，可調電位器為ADN2850，電源轉化晶片 LT1962EMS8-5, LT1962EMS8-3. 3，ADR420，運放 AD8606,四通道模數 A/D 轉化器為 TLV2544， 單片機用來控制ADN2850阻值的選定，TLV2544用來檢測所要提供的電壓值並將其轉換成數位訊號反饋給計算機。圖1是整個反饋控制系統的框架圖。圖1中計算機是控制發送端發送和接受數據，計算機與單片機之間的數據通信採用RS232協議，在本發明中波特率設定為9600，校驗 位設為NONE，數據位為8位，停止位設為1位，單片機具體控制ADN2850，作為一個中轉站將 並行數據轉換為串行數據並發送回計算機101及提供一個使能信號讓計算機取消等待，發 送控制碼以此來獲得反饋網表。ADN2850通過電阻值的選擇來控制偏壓。TLV2544實時監 控目標電壓。單片機AT89c2051通過不同的指令代碼地發送控制可調電位器ADN2850和四通道 模數A/D轉化器TLV2544，使系統最終輸出準確的電壓值，來滿足紅外晶片所需的電壓值。 單片機採用內部振蕩電路頻率為11.0592MHz。由於可調電位器)ADN2850有1024個不同的刻度，為了保證每一個控制碼即電阻 值對應一個電壓值，ADC的精度至少為10位，同時為了保證一定的餘量所以選擇的ADC精度 為14位。同時每個ADN2850有2個通道，根據所需提供的偏壓數來確定ADN2850的個數， 這裡所需提供N個偏壓，所以選擇ADN2850的個數為N上取整。其滿量程為25. 026kQ，最 小輸出為50 Ω。TLV2544有4個模擬輸入端和一個串行輸出端。TLV2544的轉化電壓有外部基準 也有內部基準；採樣周期分為短期採樣和長期採樣；有4個可選的轉化時鐘；同時其具有四 種轉換模式，分別是單次模式、重複模式、掃描模式、重複掃描模式；在此選擇外部電壓基準 選擇的電壓為5V，短期採樣，轉化時鐘採用一個時鐘周期，採樣掃描模式。根據需要發送不 同的指令則可輸出相應通道模擬電壓值所對應的數位訊號。通過計算機將電壓值所對應的可調電位器控制碼與電壓值對應的數位訊號發送 給單片機，單片機再將控制碼發送給可調電位器ADN2850來改變運放的反饋電阻，以此達 到改變輸出電壓的目地。輸出電壓再作為TLV2544的輸入，經過轉換後得到數據temp發送 回單片機，再與由計算機發送的目標電壓值作比較，如果發現轉換的數據大了則減小控制 碼，小了則增大控制碼。對於輸出電壓值採取不停的監控和調節以此來保證輸出電壓值的 穩定可靠。上電後因為計算機還沒向單片機發送目標電壓值，系統對於輸出沒有可比較的對 象，為了使其順利進行，對於輸出的電壓值都進行採樣，分別將得到的轉化數據存儲起來作 為目標電壓值。圖2是運用AD8606提供偏壓的原理圖。1為運放AD8606，2為ADN2850提供的反饋電阻，3為精度的電阻Rb，4為 精度的電阻Ra，5為精度的電阻R。，6為2. 048V的標準電壓輸入，7為運放的輸出。圖2作為偏壓模塊代表圖1的103。7805為5V穩壓管，任何大於5的電源輸入經 7805均產生5V輸出；採用LED做指示燈顯示電路的工作狀態5V電壓通過電壓轉換晶片得 到一個非常穩定2. 048V的輸出，為後續測試電路提供高精度電壓。Rf的電阻值由ADN2850 控制。運放AD8606的輸出電壓V。可由公式V0 = 2. 048X (Rc/Ra) X ((Rb+Rf)/Rb)得到，對於一定範圍的偏壓控制可根據不同 的R。，Rb, Rf(kQ)的設置來控制電路的輸出範圍。根據ADN2850的晶片資料，當調節Rf =25. 026k Ω (其滿量程時)運用上面公式可得到電路在理想情況下的最大偏壓值，Rf = 50Ω 時為最小。由於存在溫漂的影響，當設置R。，Rb，Rf時一般使最終的動態範圍大於理想的範 圍，即在不同的環境下都可以通過控制ADN2850來獲取所需的電壓值。由公式formula see original document page 6可得到 ADN2850RDAC 控制的輸出電阻 Rf。由於ADN2850的解析度為24. 4 Ω，由公式D = Rf/0. 0244k Ω，可得到ADN2850的單片機控制碼。圖3是單片機控制電壓值輸出的具體流程圖。該流程開始與301。步驟302，單片機初始化完成目標電壓值的配置。步驟303，判斷串口的中斷，即外界對於目標值的設定。如果步驟303的結果為「是」，則進入步驟304，否則進入步驟305。步驟304，接受到外界的數據並重新設定目標值。電壓值V轉換得到的目標值 Voltage formula see original document page 6
步驟305，判斷臨時變量temp即數模轉換的結果與設定值的大小。由於ADN2850 為IObit的可調範圍，其精度為1/21(1，TLV2544為12bit的轉換範圍，由此可知對於ADN2850 的最小可調範圍對應於4個TLV2544的轉換範圍所以系統所辨別的最小電壓值為ADN2850 的最小可調範圍的一半。在此保證輸出儘可能的準確就是要在一定的精度範圍內目標值 Voltage與採樣結果儘可能的接近，所以判斷的標準為temp-Voltage > 2。如果步驟305的結果為「是」，則進入步驟308，否則進入步驟306。步驟306，其判斷的標準為temp-Voltage < 2。如果步驟306的結果為「是」，則進入步驟309，否則進入步驟307。步驟308，當程序進入步驟308時表明採樣轉化結果temp大於實際的設定電壓輸 出值Voltage，需要減小反饋電阻的阻值即減小數字電位器ADN2850的控制碼。步驟309，當程序進入步驟309時表明採樣轉化結果temp小於實際的設定電壓輸 出值Voltage，需要增大反饋電阻的阻值即增大數字電位器ADN2850的控制碼。步驟307，由於其是在對於步驟305和步驟306都做出否定判斷後進入的，即表明 在本發明所允許的精度範圍內臨時採樣結果和實際設定的輸出電壓值已經相對接近，所以 對於反饋電阻值即ADN2850的控制碼給予保持。
權利要求
一種減小溫漂的裝置，其特徵在於，包括計算機、單片機、可調電位器、運放電路和四通道模數A/D轉換器，其中①計算機控制發送和接收數據，並與單片機雙向連接，兩者之間的數據通信採用RS232協議，單片機輸入式連接可調電位器，並與四通道模數A/D轉換器雙向連接，可調電位器單向輸入式連接運放電路，運放電路分別輸入式連接四通道模數A/D轉換器和紅外焦平面陣列；②計算機見電壓值所對應的可調電位器控制碼與電壓值對應的數位訊號發送給單片機，單片機通過不同的指令代碼控制可調電位器來改變運放電路的反饋電阻來改變輸出電壓，輸出電壓作為四通道模數A/D轉換器的輸入電壓經過轉換後得到數據發送回單片機，再與計算機發送的目標電壓值作比較，經過最終輸出滿足紅外焦平面陣列所需的準確的電壓值。
2.根據權利要求所述的減小溫漂的裝置的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟301，開始；步驟302，單片機初始化完成目標電壓值的配置；步驟303，判斷串口的中斷，S卩外界對於目標值的設定如果結果為「是」，則進入步驟 304，否則進入步驟305 ；步驟304，接受到外界的數據並重新設定目標值，電壓值V轉換得到的目標值 Voltage formula see original document page 2步驟305，判斷臨時變量temp即數模轉換的結果與設定值的大小，臨時變量temp 是運放電路提供輸出電壓被四通道模數A/D轉換器轉換後得到的數據，判斷的標準為 temp-Voltage > 2，如果結果為「是」，則進入步驟308，否則進入步驟306 ；步驟306，其判斷的標準為temp-Voltage < 2，如果結果為「是」，則進入步驟309，否則 進入步驟307 ；步驟308，當程序進入步驟308時表明臨時變量temp大於實際的設定電壓輸出值 Voltage，需要減小反饋電阻的阻值即減小可調電位器的控制碼；步驟309，當程序進入步驟309時表明臨時變量temp小於實際的設定電壓輸出值 Voltage，需要增大反饋電阻的阻值即增大可調電位器的控制碼；步驟307，即表明在精度範圍內臨時採樣結果和實際設定的輸出電壓值已經相對接近， 所以對於反饋電阻值即可調電位器的控制碼給予保持。
全文摘要
本發明公開了一種減小溫漂的裝置，其特徵在於，包括計算機、單片機、可調電位器、運放電路和四通道模數A/D轉換器，計算機控制發送和接收數據，並與單片機雙向連接，兩者之間的數據通信採用RS232協議，單片機輸入式連接可調電位器，並與四通道模數A/D轉換器雙向連接，可調電位器單向輸入式連接運放電路，運放電路分別輸入式連接四通道模數A/D轉換器和紅外焦平面陣列。
文檔編號G05F1/56GK101833347SQ201010161729
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月4日 優先權日2010年5月4日
發明者劉子驥, 吳志明, 舒亞碩, 蔣亞東, 雷延釗 申請人:電子科技大學