CN101833347B - 一种减少温漂的装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减小温漂的装置,其特征在于,包括计算机、单片机、可调电位器、运放电路和四通道模数A/D转换器,计算机控制发送和接收数据,并与单片机双向连接,两者之间的数据通信采用RS232协议,单片机输入式连接可调电位器,并与四通道模数A/D转换器双向连接,可调电位器单向输入式连接运放电路,运放电路分别输入式连接四通道模数A/D转换器和红外焦平面阵列。

Description

一种减少温漂的装置及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电子技术领域,具体涉及一种减小温漂的装置及其控制方法。
背景技术
[0002] 在电子电路中常常要为芯片及器件提供一个或多个的可控的实时电压值,为了达到这个目的一般采用单片机和可调的电位器组成一个模块,通过单片机来控制电位器阻值的设定,提供准确的偏压值。本发明中将用到的电位器为ADN2850,ADN2850共有1024个选择阻值,即将其量程均分,理论上输出电 压值和电阻值的选定应该是一种线性的关系。但是由于工作环境的温度,湿度及使用产生的损耗使得每个刻度提供的电阻值产生了改变,其中温度的影响较为严重,就使得输出的电压值与理想的电压值产生较大的偏差。因此为了使输出的实际电压值与理想电压值在一定的精度要求下比配,就有必要使用运用反馈的思想来校正电阻值的选择以到达精确控制偏压的目的。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的问题是:如何提供一种减小温漂的装置及其控制方法,该装置运用反馈原理来减小温度、湿度及使用产生的损耗变化对ADN2850可控电位器的电阻值精度的影响。
[0004] 本发明所提出的技术问题是这样解决的:一种减小温漂的装置的控制方法,减小温漂的装置包括计算机、单片机、可调电位器、运放电路和四通道模数A/D转换器,其中:
[0005] ①计算机控制发送和接收数据,并与单片机双向连接,两者之间的数据通信采用RS232协议,单片机输入式连接可调电位器,并与四通道模数A/D转换器双向连接,可调电位器单向输入式连接运放电路,运放电路分别输入式连接四通道模数A/D转换器和红外焦平面阵列;
[0006] ②计算机见电压值所对应的可调电位器控制码与电压值对应的数字信号发送给单片机,单片机通过不同的指令代码控制可调电位器来改变运放电路的反馈电阻来改变输出电压,输出电压作为四通道模数A/D转换器的输入电压经过转换后得到数据发送回单片机,再与计算机发送的目标电压值作比较,经过最终输出满足红外焦平面阵列所需的准确的电压值。
[0007] 其特征在于,包括以下步骤:
[0008] 步骤301,开始;
[0009] 步骤302,单片机初始化完成目标电压值的配置;
[0010] 步骤303,判断串口的中断,S卩外界对于目标值的设定:如果结果为“是”,则进入步骤304,否则进入步骤305 ;
[0011] 步骤304,接受到外界的数据并重新设定目标值,电压值V转换得到的目标值Voltage :
[0012] Voltage = int (VX 212/5);[0013] 步骤305,判断临时变量temp即数模转换的结果与设定值的大小,临时变量temp是运放电路提供输出电压被四通道模数A/D转换器转换后得到的数据,判断的标准为temp-VoItage > 2,如果结果为“是”,则进入步骤308,否则进入步骤306 ;
[0014] 步骤306,其判断的标准为temp-Voltage < 2,如果结果为“是”,则进入步骤309,否则进入步骤307 ;
[0015] 步骤308,当程序进入步骤308时表明临时变量temp大于实际的设定电压输出值Voltage,需要减小反馈电阻的阻值即减小可调电位器的控制码;
[0016] 步骤309,当程序进入步骤309时表明临时变量temp小于实际的设定电压输出值Voltage,需要增大反馈电阻的阻值即增大可调电位器的 控制码;
[0017] 步骤307,即表明在精度范围内临时采样结果和实际设定的输出电压值已经相对接近,所以对于反馈电阻值即可调电位器的控制码给予保持。
[0018] 本发明的有益效果:本发明中提供了减小温漂的装置以及控制方法,利用了反馈减小温度、湿度及损耗使得提供的理想偏压产生的误差的思想,该装置具有成本低,效率高,准确可靠等特点,适合对于芯片及器件提供一个或多个实时准确的电压值。
附图说明
[0019] 图I是整个反馈控制系统的框架图;
[0020] 图2是提供偏压的具体电路图;
[0021] 图3是单片机控制电压值输出的具体流程图。
[0022] 其中,I、运放AD8606,2、ADN2850提供的反馈电阻,3、1%精度的电阻Rb,4、l%精度的电阻Ra,5、I %精度的电阻R。,6、2. 048V的标准电压输入,7、运放的输出。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明作进一步描述:
[0024] 本发明的目的在于通过硬件电路的搭建和软件程序一起组成一个系统(为红外焦平面陈列器件提供偏压)运用反馈原理来减小温度、湿度及使用产生的损耗变化对ADN2850可控电位器的电阻值精度的影响。
[0025] 本发明提供了一个硬件装置,包括计算机、单片机、可调电位器、运放电路和四通道模数A/D转换器,其中:①计算机控制发送和接收数据,并与单片机双向连接,两者之间的数据通信采用RS232协议,单片机输入式连接可调电位器,并与四通道模数A/D转换器双向连接,可调电位器单向输入式连接运放电路,运放电路分别输入式连接四通道模数A/D转换器和红外焦平面阵列;②计算机见电压值所对应的可调电位器控制码与电压值对应的数字信号发送给单片机,单片机通过不同的指令代码控制可调电位器来改变运放电路的反馈电阻来改变输出电压,输出电压作为四通道模数A/D转换器的输入电压经过转换后得到数据发送回单片机,再与计算机发送的目标电压值作比较,经过最终输出满足红外焦平面阵列所需的准确的电压值。
[0026] 具体地,单片机为AT89c2051,可调电位器为ADN2850,电源转化芯片LT1962EMS8-5, LT1962EMS8-3. 3,ADR420,运放 AD8606,四通道模数 A/D 转化器为 TLV2544,单片机用来控制ADN2850阻值的选定,TLV2544用来检测所要提供的电压值并将其转换成数字信号反馈给计算机。
[0027] 图I是整个反馈控制系统的框架图。图I中计算机是控制发送端发送和接受数据,计算机与单片机之间的数据通信采用RS232协议,在本发明中波特率设定为9600,校验位设为NONE,数据位为8位,停止位设为I位,单片机具体控制ADN2850,作为一个中转站将并行数据转换为串行数据并发送回计算机101及提供一个使能信号让计算机取消等待,发送控制码以此来获得反馈网表。ADN2850通过电阻值的选择来控制偏压。TLV2544实时监控目标电压。
[0028] 单片机AT89c2051通过不同的指令代码地发送控制可调电位器ADN2850和四通道模数A/D转化器TLV2544,使系统最终输出准确的电压值,来满足红外芯片所需的电压值。单片机采用内部振荡电路频率为11.0592MHz。
[0029] 由于可调电位器)ADN2850有1024个不同的刻度,为了保证每一个控制码即电阻 值对应一个电压值,ADC的精度至少为10位,同时为了保证一定的余量所以选择的ADC精度为14位。同时每个ADN2850有2个通道,根据所需提供的偏压数来确定ADN2850的个数,这里所需提供N个偏压,所以选择ADN2850的个数为N上取整。其满量程为25. 026kQ,最小输出为50 Q o
[0030] TLV2544有4个模拟输入端和一个串行输出端。TLV2544的转化电压有外部基准也有内部基准;采样周期分为短期采样和长期采样;有4个可选的转化时钟;同时其具有四种转换模式,分别是单次模式、重复模式、扫描模式、重复扫描模式;在此选择外部电压基准选择的电压为5V,短期采样,转化时钟采用一个时钟周期,采样扫描模式。根据需要发送不同的指令则可输出相应通道模拟电压值所对应的数字信号。
[0031] 通过计算机将电压值所对应的可调电位器控制码与电压值对应的数字信号发送给单片机,单片机再将控制码发送给可调电位器ADN2850来改变运放的反馈电阻,以此达到改变输出电压的目地。输出电压再作为TLV2544的输入,经过转换后得到数据temp发送回单片机,再与由计算机发送的目标电压值作比较,如果发现转换的数据大了则减小控制码,小了则增大控制码。对于输出电压值采取不停的监控和调节以此来保证输出电压值的稳定可靠。
[0032] 上电后因为计算机还没向单片机发送目标电压值,系统对于输出没有可比较的对象,为了使其顺利进行,对于输出的电压值都进行采样,分别将得到的转化数据存储起来作为目标电压值。
[0033] 图2是运用AD8606提供偏压的原理图。
[0034] I为运放AD8606,2为ADN2850提供的反馈电阻,3为1%精度的电阻Rb,4为1%精度的电阻Ra,5为I %精度的电阻Re,6为2. 048V的标准电压输入,7为运放的输出。
[0035] 图2作为偏压模块代表图I的103。7805为5V稳压管,任何大于5的电源输入经7805均产生5V输出;采用LED做指示灯显示电路的工作状态5V电压通过电压转换芯片得到一个非常稳定2. 048V的输出,为后续测试电路提供高精度电压。Rf的电阻值由ADN2850控制。
[0036] 运放AD8606的输出电压V0可由公式:
[0037] V0 = 2. 048X (Rc/Ra) X ((Rb+Rf)/Rb)得到,对于一定范围的偏压控制可根据不同的R。,Rb,Rf(kQ)的设置来控制电路的输出范围。根据ADN2850的芯片资料,当调节Rf =25. 026k Q (其满量程时)运用上面公式可得到电路在理想情况下的最大偏压值,Rf = 50 Q时为最小。由于存在温漂的影响,当设置R。,Rb,Rf时一般使最终的动态范围大于理想的范围,即在不同的环境下都可以通过控制ADN2850来获取所需的电压值。
[0038] 由公式:
[0039] Rf = ((V0/2. 048) X (Ra/Rc)-I) X Rb 可得到 ADN2850 RDAC 控制的输出电阻 Rf。
[0040] 由于ADN2850的分辨率为24. 4 Q,由公式:
[0041] D = Rf/0. 0244k Q,可得到ADN2850的单片机控制码。
[0042] 图3是单片机控制电压值输出的具体流程图。该流程开始与301。
[0043] 步骤302,单片机初始化完成目标电压值的配置。 [0044] 步骤303,判断串口的中断,即外界对于目标值的设定。
[0045] 如果步骤303的结果为“是”,则进入步骤304,否则进入步骤305。
[0046] 步骤304,接受到外界的数据并重新设定目标值。电压值V转换得到的目标值Voltage :
[0047] Voltage = int (VX 212/5);
[0048] 步骤305,判断临时变量temp即数模转换的结果与设定值的大小。由于ADN2850为IObit的可调范围,其精度为1/21(I,TLV2544为12bit的转换范围,由此可知对于ADN2850的最小可调范围对应于4个TLV2544的转换范围所以系统所辨别的最小电压值为ADN2850的最小可调范围的一半。在此保证输出尽可能的准确就是要在一定的精度范围内目标值Voltage与采样结果尽可能的接近,所以判断的标准为temp-Voltage > 2。
[0049] 如果步骤305的结果为“是”,则进入步骤308,否则进入步骤306。
[0050] 步骤306,其判断的标准为temp-Voltage < 2。
[0051] 如果步骤306的结果为“是”,则进入步骤309,否则进入步骤307。
[0052] 步骤308,当程序进入步骤308时表明采样转化结果temp大于实际的设定电压输出值Voltage,需要减小反馈电阻的阻值即减小数字电位器ADN2850的控制码。
[0053] 步骤309,当程序进入步骤309时表明采样转化结果temp小于实际的设定电压输出值Voltage,需要增大反馈电阻的阻值即增大数字电位器ADN2850的控制码。
[0054] 步骤307,由于其是在对于步骤305和步骤306都做出否定判断后进入的,即表明在本发明所允许的精度范围内临时采样结果和实际设定的输出电压值已经相对接近,所以对于反馈电阻值即ADN2850的控制码给予保持。

Claims (1)

1. 一种减小温漂的装置的控制方法,减小温漂的装置包括计算机、单片机、可调电位器、运放电路和四通道模数A/D转换器,其中: ①计算机控制发送和接收数据,并与单片机双向连接,两者之间的数据通信采用RS232协议,单片机输入式连接可调电位器,并与四通道模数A/D转换器双向连接,可调电位器单向输入式连接运放电路,运放电路分别输入式连接四通道模数A/D转换器和红外焦平面阵列; ②计算机见电压值所对应的可调电位器控制码与电压值对应的数字信号发送给单片机,单片机通过不同的指令代码控制可调电位器来改变运放电路的反馈电阻来改变输出电压,输出电压作为四通道模数A/D转换器的输入电压经过转换后得到数据发送回单片机,再与计算机发送的目标电压值作比较,经过最终输出满足红外焦平面阵列所需的准确的电压值。 其特征在于,包括以下步骤: 步骤301,开始; 步骤302,单片机初始化完成目标电压值的配置; 步骤303,判断串口的中断,S卩外界对于目标值的设定:如果结果为“是”,则进入步骤304,否则进入步骤305 ; 步骤304,接受到外界的数据并重新设定目标值,电压值V转换得到的目标值Voltage : Voltage = int (VX 212/5); 步骤305,判断临时变量temp即数模转换的结果与设定值的大小,临时变量temp是运放电路提供输出电压被四通道模数A/D转换器转换后得到的数据,判断的标准为temp-VoItage > 2,如果结果为“是”,则进入步骤308,否则进入步骤306 ; 步骤306,其判断的标准为temp-Voltage < 2,如果结果为“是”,则进入步骤309,否则进入步骤307 ; 步骤308,当程序进入步骤308时表明临时变量temp大于实际的设定电压输出值Voltage,需要减小反馈电阻的阻值即减小可调电位器的控制码; 步骤309,当程序进入步骤309时表明临时变量temp小于实际的设定电压输出值Voltage,需要增大反馈电阻的阻值即增大可调电位器的控制码; 步骤307,即表明在精度范围内临时采样结果和实际设定的输出电压值已经相对接近,所以对于反馈电阻值即可调电位器的控制码给予保持。
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