一种廉价实用的双积分A/D转换器

2006-09-05 15:19:24来源: 仪表技术

   1原理

  51系列单片机具有两个以上16位双通道定时器(TIME0和TIME1),每个通道可选择为输入捕获方式来测量脉宽。我们用片内16位的定时器外接运放、比较器实现双积分A/D转换。原理图如图1所示(电源和5l单片机外围电路同常规电路),TL082是JFETINPUT运放;LM358作为比较器;MC4066是多路开关。51单片机P1口的P10、P11、P12作为输出,控制MC4066多路开关的输入选择;INT0作为中断输入口,捕捉LM358比较器的输出电平跳变。C1为积分电容,常取0.22μF左右的聚丙烯电容,R2为积分电阻,可取500k左右,U2A为积分运放,U2A、C1、R2构成了积分器,U2B是过零检测运放。VIN为输入电压,VREF为基准电压,AGND为转换器的参考零点。VREF和参考零点以R9、R10、R11分压产生。

  测量前,TK3=1、TK2=0、TK1=0,打开U1C、U1D模拟开关,使积分器输入等于AGND,进入调零阶段,第一次启动转换的时间为300ms;启动以后调零时间为40ms。开始转换时,TK3=0、TK2=0、TK1=1,积分器输入接至输入电压,使VIN通过积分电阻R2向C1充电,设积分时间为T。然后,将TK3=0、TK2=1、TK1=0,即积分器输入接至基准电压VREF,电容C1开始通过R2向VREF逆向放电。当运放的输出低于C2电容电压时,比较器输出反转。然后,TK3=1、TK2=0、TK1=0,打开U1C、U1D模拟开关,又进入调零阶段。设逆向充电的时间为t,则有

  上式中VIN是被测电压,T是正向积分时间,t是反向积分时间,VREF是基准参考电压,AGND是转换器的参考零点。积分器输出波形如图2所示。

点击看原图

 

  2软件结构

  程序由初始化程序、输入捕捉中断服务程序、TIME0中断服务程序和调用该程序模块的接口程序组成。

  程序初始化时,置TK3=1、TK2=0、TK1=0,软件300ms延时,进行初始调零;进行正向积分时,关闭INT0,置TK3=0、TK2=0、TK1=1,开TIME0(设置TIME0工作在定时方式),进行定时正向积分;正向积分完毕,设置定时TIME0工作在输入捕获方式,打开INT0,置TK3=0、TK2=1、TK1=0,进行反向积分,TIME0进行计时,利用另一个寄存器来计数定时器溢出次数;当比较器输出反转、INT0中断产生时,单片机自动关断TIME0,完成一次双积分A/D转换。AD值(HEX)=寄存器计数值*100+TIME0。

  源程序清单如下:       

 



 

 

 

  3工艺上应注意的问题

  (1)充放电时间(T和t)一般不能超过2RC。超过时线性误差会增大。

  (2)PCB板设计时模数电源的地要分开,单点相接;AD转换部分元件连线尽可能短,这部分元件应与数字部分元件分开;PCB板应采用较厚铜箔的板材。

  (3)保持PCB板和元件的清洁,模拟部分应涂上防水胶。

  (4)积分电容应采用漏电小的聚丙烯电容,基准分压电阻和积分电阻应采用温度系数和噪声较小的电阻。

关键字:单片机  电压  电容

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/sjzh/200609/684.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
单片机
电压
电容

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved