CN103138761A

CN103138761A - 模数转换电路及电池电压检测电路

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Publication number: CN103138761A
Application number: CN2011103819232A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 邵贤辉
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-06-05

Abstract

一种模数转换电路，包括单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1及比较器U2。其中，由单片机U1脉宽调制信号输出端的信号经延时电阻R1及滤波电容C1延时滤波得出的比较信号V2。比较器U2将比较信号V2与模拟信号V1比较后输出高电平或低电平。调节单片机U1发出脉宽调制信号的占空比，在高电平和低电平切换时记录所述脉宽调制信号的占空比为数字信号。此过程实现了模拟信号V1转换成占空比的数字信号，可以看出模数转换电路结构简单，构成电路的元器件成本低。此外，还提供了一种电池电压检测电路。

Description

模数转换电路及电池电压检测电路

【技术领域】

本发明涉及模数转换，特别是涉及一种模数转换电路及一种电池电压检测电路。

【背景技术】

模数转换(ADC)亦称模拟一数字转换，与数模转换(DAC)相反，是将连续的模拟量(如象元的灰阶、电压、电流等)通过取样转换成离散的数字量。目前单片机在电子产品中已得到广泛应用，许多类型的单片机内部已带有ADC电路，但此类单片机会比无ADC功能的单片机在价格上高几元甚至更多，不能满足成本要求比较苛刻，但又需要单片机控制且涉及到模拟量和数字量的转换的项目。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种结构简单、低成本模数转换电路。

此外，还提供一种电池电压检测电路。

一种模数转换电路，包括单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1及比较器U2，其中，

所述单片机U1脉宽调制信号输出端与所述延时电阻R1一端连接，所述延时电阻R1另一端通过所述滤波电容C1接地，所述比较器U2的反向输入端连接在所述延时电阻R1与所述滤波电容C1之间，所述比较器U2的正向输入端接入模拟信号V1，所述比较器U2的输出端接入所述单片机U1；

调节所述单片机U1发出脉宽调制信号的占空比，所述占空比的值存储在单片机U1的寄存器中；所述脉宽调制信号经所述延时电阻R1及滤波电容C1延时滤波得出的比较信号V2输入到所述比较器U2与所述模拟信号V1比较后输出高电平或低电平，在所述高电平和低电平切换时记录所述脉宽调制信号的占空比为数字信号。

优选地，所述单片机U1的寄存器为8位或16位寄存器，相应进行8位或16位的模数转换。

优选地，所述单片机U1为EM78P134N，所述单片机EM78P134N的vdd引脚接工作电源VCC、P66引脚通过所述延时电阻R1与所述比较器U2的反向输入端连接、P67引脚与所述比较器U2的输出端连接、vss引脚接地。

优选地，所述比较器U2为比较器LM393。

优选地，所述滤波电容C1为大容量电容。

一种电池电压检测电路，包括单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1、比较器U2、电阻R2、电阻R3及电池组BT，其中，

所述单片机U1脉宽调制信号输出端与所述延时电阻R1一端连接，所述延时电阻R1另一端通过所述滤波电容C1接地，所述比较器U2的反向输入端连接在所述延时电阻R1与所述滤波电容C1之间，所述比较器U2的输出端接入所述单片机U1；

电池BT、电阻R2以及电阻R3依次串联形成回路，且电阻R2和电阻R3对电池BT的电压进行分压，以分压值作为比较器U2正向输入端的输入V1。

调节所述单片机U1发出脉宽调制信号的占空比，所述占空比的值存储在单片机U1的寄存器中；所述脉宽调制信号经所述延时电阻R1及滤波电容C1延时滤波得出的比较信号V2输入到所述比较器U2与所述电阻R2和电阻R3之间的节点电压V1比较后输出高电平或低电平，在高电平和低电平切换时比较信号V2和输入V1相等，并记录所述脉宽调制信号的占空比；

根据所述占空比计算所述电池组BT电压。

优选地，高电平和低电平切换时，

所述比较信号V2＝VDD*Ton/(Ton+Toff)；

所述电池组BT电压＝V2*(R2+R3)/R2；

其中，VDD为单片机工作电压的稳定值，Ton/(Ton+Toff)为所述占空比。

优选地，所述滤波电容C1为大容量电容。

上述模数转换电路由单片机U1脉宽调制信号输出端的信号经延时电阻R1及滤波电容C1延时滤波得出的比较信号V2。比较器U2将比较信号V2与模拟信号V1比较后输出高电平或低电平。调节单片机U1发出脉宽调制信号的占空比，在高电平和低电平切换时记录所述脉宽调制信号的占空比为数字信号，占空比的值存储在单片机U1的寄存器中。此过程实现了模拟信号V1转换成占空比的数字信号，可以看出模数转换电路结构简单，构成电路的元器件成本低。

【附图说明】

图1为一优选实施例中的模数转换电路原理图；

图2为一电池电压检测电路原理图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种模数转换电路包括单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1及比较器U2。

单片机U1脉宽调制信号输出端与延时电阻R1一端连接，延时电阻R1另一端通过滤波电容C1接地，比较器U2的反向输入端连接在延时电阻R1与滤波电容C1之间，比较器U2的正向输入端接入模拟信号V1，比较器U2的输出端接入单片机U1。在本实施例中，单片机U1型号为EM78P134N的单片机，比较器U2型号为LM3939的比较器。

调节单片机U1发出脉宽调制信号的占空比，占空比的值存储在单片机U1的寄存器中。脉宽调制信号经延时电阻R1及滤波电容C1延时滤波得出的比较信号V2输入到比较器U2与模拟信号V1后输出高电平或低电平，在高电平和低电平切换时记录脉宽调制信号的占空比为数字信号。此过程实现了模拟信号V1转换成占空比的数字信号。

在一优选的实施方式中，单片机U1的寄存器为8位或16位寄存器，相应进行8位或16位的模数转换。在其他实施方式中，单片机U1的寄存器为32位或更高位的寄存器。

在一优选的实施方式中，单片机U1为单片机EM78P134N，比较器U2为比较器LM393。单片机EM78P134N的vdd引脚为单片机工作电源输入引脚，其接工作电源VCC；P66引脚为脉宽调制信号输出引脚，其通过电阻R1与比较器LM393的反向输入端连接；P67引脚为信号输入引脚与比较器LM393的输出端连接；vss引脚接地。在其他实施例中，单片机U1可以为其他能调节输出脉宽调制信号的8位、16位单片机；比较器可以为LM339等高精度电压比较器。

另外，在优选的实施例中，滤波电容C1为大容量电容。可使滤波电容C1的端电压即比较信号V2能处在一个相对稳定的电压值。

以单片机EM78P134N为例，如果使P66引脚输出脉宽调制信号波形的占空比由小到大逐渐变化，则模拟信号V1的电压会由小到大逐渐变化，当模拟信号V1电压超过比较信号V2时，比较器的输出端由高电平变为低电平，因此可以认为在该变化的瞬间被测的比较信号V2与模拟信号V1的电压相等。

由于V1的电压值V1＝VDD*Ton/(Ton+Toff)，VDD为单片机工作电压的稳定值，Ton/(Ton+Toff)为脉宽调制信号的占空比。当VDD固定时，其电压值取决于脉宽调制信号波形的占空比，而脉宽调制信号的占空比由单片机内部用于控制脉宽调制信号输出的寄存器值决定。若用1个8位寄存器R来存放P66引脚输出的脉宽调制信号的占空比值D，因此在P67引脚检测到由“1”变为“0”的瞬间，由R寄存器的值D即为被测电压V2的模数转换值，其模数转换结果为8位。若用16位寄存器来作输出脉宽调制信号的占空比，则模数转换值可达到16位。

上述模数转换电路提供了一种实用的用普通单片机实现的模数转换，只需要使用普通单片机的2个I/O脚与1个比较器即可实现，由于占用资源很少、结构简单、成本很低，其模数转换精度可达到8位或更高，因此很具有实用价值。

如图2所示，为基于模数转换电路的电池电压检测电路，包括单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1、比较器U2、电阻R2、电阻R3及电池组BT。

单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1及比较器U2的连接方式与图1中的模数转换电路连接方式相同。在本实施例中，单片机U1型号为EM78P134N的单片机，比较器U2型号为LM3939的比较器。在其他实施例中，单片机U1可以为其他能调节输出脉宽调制信号的8位、16位单片机；比较器可以为LM339等高精度电压比较器。

而电池BT、电阻R2以及电阻R3依次串联形成回路，且电阻R2和电阻R3对电池BT的电压进行分压，以分压值作为比较器U2正向输入端的输入V1。

调节所述单片机U1发出脉宽调制信号的占空比，占空比的值存储在单片机U1的寄存器中，脉宽调制信号经延时电阻R1及滤波电容C1延时滤波得出的比较信号V2，比较信号V2和输入V1经比较器U2比较后输出高电平或低电平，在高电平和低电平切换时记录所述脉宽调制信号的占空比。

根据所述占空比计算所述电池组BT电压，所述电池组BT电压＝V2*(R2+R3)/R2。其中，R2、R3分别为电阻R2、电阻R3的电阻值。

而在高电平和低电平切换时可以认为比较信号V2与节点电压V1相等。V1的电压值V1＝VDD*Ton/(Ton+Toff)，其中，VDD为单片机工作电压的稳定值，Ton/(Ton+Toff)为脉宽调制信号的占空比。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种模数转换电路，其特征在于，包括单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1及比较器U2，其中，

2.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述单片机U1的寄存器为8位或16位寄存器。

3.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述单片机U1为单片机EM78P134N，所述单片机EM78P134N的vdd引脚接工作电源VCC、P66引脚通过所述延时电阻R1与所述比较器U2的反向输入端连接、P67引脚与所述比较U2的输出端连接、vss引脚接地。

4.根据权利要求1或3所述的模数转换电路，其特征在于，所述比较器U2为比较器LM393。

5.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述滤波电容C1为大容量电容。

6.一种基于电池电压检测电路，其特征在于，包括单片机U1、延时电阻R1、滤波电容C1、比较器U2、电阻R2、电阻R3及电池组BT，其中，

所述电池BT、电阻R2以及电阻R3依次串联形成回路，且电阻R2和电阻R3对电池BT的电压进行分压，以分压值作为比较器U2正向输入端的输入V1；

调节所述单片机U1发出脉宽调制信号的占空比，所述占空比的值存储在单片机U1的寄存器中；所述脉宽调制信号经所述延时电阻R1及滤波电容C1延时滤波得出的比较信号V2，比较信号V2和输入V1经比较器U2比较后输出高电平或低电平，在高电平和低电平切换时记录所述脉宽调制信号的占空比；

根据所述占空比计算所述电池组BT电压。

7.根据权利要求6所述的电池电压检测电路，其特征在于，高电平和低电平切换时，

所述比较信号V2＝VDD*Ton/(Ton+Toff)；

所述电池组BT电压＝V2*(R2+R3)/R2；

8.根据权利要求6所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述单片机U1的寄存器为8位或16位寄存器。

9.根据权利要求6所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述单片机U1为EM78P134N，所述单片机EM78P134N的vdd引脚接工作电源VCC、P66引脚通过所述延时电阻R1与所述比较器U2的反向输入端连接、P67引脚与所述比较器U2的输出端连接、vss引脚接地。

10.根据权利要求6所述的电池电压检测电路，其特征在于，所述滤波电容C1为大容量电容。