基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路，它包括積分電路，積分電路的輸入端口經(jīng)由線(xiàn)性光電隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)電路的信號(hào)傳輸端口連接，鍵盤(pán)顯示電路的信號(hào)端口與單片機(jī)電路的鍵盤(pán)信號(hào)端口連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種具有隔離功能，且斜率和方向都可連續(xù)調(diào)節(jié)的積分電路，其可將學(xué)校中的電子技術(shù)課程的積分電路實(shí)驗(yàn)與單片機(jī)課程的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)有效地結(jié)合起來(lái)，大大提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，使學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)鞏固前后所學(xué)的知識(shí)，滿(mǎn)足培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種具有隔離功能、斜率和方向可調(diào)節(jié)的積分電路，屬于積分電 路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，一些信號(hào)變換器如積分電路，在波形轉(zhuǎn)換、噪聲抑制以 及抗干擾方面有著廣泛的用途。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，要想實(shí)現(xiàn)正反向連續(xù)可調(diào)的積分電路，可以 通過(guò)單片機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，但帶來(lái)的問(wèn)題是單片機(jī)的負(fù)擔(dān)過(guò)重，這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)要處理鍵盤(pán) 信息，還要顯示過(guò)程數(shù)據(jù)，因此單片機(jī)的實(shí)時(shí)性很難保證，且會(huì)影響到其轉(zhuǎn)換器的性能。目 前比較好的辦法是積分電路由硬件實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)處理鍵盤(pán)、顯示以及其它信息。但常規(guī)的積 分電路不能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電路與積分電路的隔離，在實(shí)際應(yīng)用中可以看到，積分電路經(jīng)常與 某個(gè)被控對(duì)象連在一起使用，也就是說(shuō)單片機(jī)電路還要控制很多其它被控對(duì)象，這便會(huì)造 成一旦某一被控對(duì)象出現(xiàn)問(wèn)題，單片機(jī)電路便會(huì)受到損害，最終導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工 作。
[0003] 如今高校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)蓬勃發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備品種繁多，但實(shí)驗(yàn)設(shè)備之間沒(méi)有相關(guān) 性，相互彼此獨(dú)立。例如當(dāng)前大學(xué)里的電氣專(zhuān)業(yè)，前期設(shè)置了電子技術(shù)課程，為同學(xué)們安排 了積分電路實(shí)驗(yàn)，后期則設(shè)置了單片機(jī)課程。單片機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的被控對(duì)象通常是數(shù) 字電路，而積分電路是電子技術(shù)課程所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這兩種實(shí)驗(yàn)設(shè)備分布在不同的實(shí)驗(yàn) 室，可見(jiàn)電子技術(shù)課程與單片機(jī)課程沒(méi)有很好地進(jìn)行銜接設(shè)置，這會(huì)大大降低設(shè)備的利用 率，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，使學(xué)生們不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)鞏固前后所學(xué)的知識(shí)，不能滿(mǎn)足培養(yǎng)學(xué) 生綜合設(shè)計(jì)能力的需求，教學(xué)效果無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)得到改善與提高。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的，具有隔離功能且斜率和 方向可連續(xù)可調(diào)的隔離型積分電路。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：
[0006] -種基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路，其特征在于:它包括積分電路，積分電路 的輸入端口經(jīng)由線(xiàn)性光電隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)電路的信號(hào)傳輸端口連接，鍵盤(pán) 顯示電路的信號(hào)端口與單片機(jī)電路的鍵盤(pán)信號(hào)端口連接。
[0007] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0008] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種具有隔離功能，且斜率和方向都可連續(xù)調(diào)節(jié)的積分電路， 其可將學(xué)校中的電子技術(shù)課程的積分電路實(shí)驗(yàn)與單片機(jī)課程的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)有效地結(jié)合起 來(lái)，大大提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，使學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)鞏固前后所學(xué)的知識(shí)，利用積分電路 來(lái)提高學(xué)生們的單片機(jī)編程水平和單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)能力，滿(mǎn)足培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的 需求。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本實(shí)用新型的組成示意圖。
[0010] 圖2是線(xiàn)性光電隔離電路的電路示意圖。
[0011] 圖3是積分電路的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖1所示，本實(shí)用新型基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路包括接收電壓信號(hào)VI、 輸出電壓信號(hào)V0的積分電路50，積分電路50的輸入端口經(jīng)由線(xiàn)性光電隔離電路40、D/A轉(zhuǎn)換 電路30與單片機(jī)電路10的信號(hào)傳輸端口連接，鍵盤(pán)顯示電路20的信號(hào)端口與單片機(jī)電路10 的鍵盤(pán)信號(hào)端口連接。
[0013] 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，鍵盤(pán)顯示電路20可包括鍵盤(pán)、顯示器。鍵盤(pán)顯示電路20中的鍵盤(pán)用 來(lái)設(shè)定積分電路50的斜率和方向，另外，鍵盤(pán)顯示電路20還可設(shè)有啟動(dòng)鍵、停止鍵。
[0014] 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，單片機(jī)電路10包括單片機(jī)。單片機(jī)可選用型號(hào)為MEGA8的單片機(jī)芯 片。單片機(jī)用來(lái)接收鍵盤(pán)發(fā)送來(lái)的設(shè)定信息，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算和處理，輸出控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)電 壓信號(hào)VX，從而來(lái)改變積分電路50的斜率和方向，單片機(jī)的電源地線(xiàn)與GND1共地，另外，單 片機(jī)還用來(lái)通過(guò)顯示器輸出積分電路50此時(shí)的斜率和方向等信息。
[0015] 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，D/A轉(zhuǎn)換電路30用來(lái)完成數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，其受單片機(jī)的控 制完成轉(zhuǎn)換輸出。當(dāng)設(shè)定積分電路50為正向積分時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換電路30輸出的電壓信號(hào)VX在0 ~5V范圍之間，當(dāng)設(shè)定積分電路50為反向積分時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換電路30輸出的電壓信號(hào)VX在0~ 5V范圍之間。
[0016] 如圖2所示，線(xiàn)性光電隔離電路40可包括正、負(fù)電壓傳輸電路，正、負(fù)電壓傳輸電路 的輸入端均與D/A轉(zhuǎn)換電路30的輸出端連接，接收電壓信號(hào)VX，正電壓傳輸電路的輸出端與 第一線(xiàn)性光電耦合器U22的輸入側(cè)信號(hào)端連接，第一線(xiàn)性光電耦合器U22的輸出側(cè)信號(hào)端與 輸出電路的正負(fù)輸入端連接，同樣，負(fù)電壓傳輸電路的輸出端與第二線(xiàn)性光電親合器U 2 3的 輸入側(cè)信號(hào)端連接，第二線(xiàn)性光電耦合器U23的輸出側(cè)信號(hào)端與輸出電路的正負(fù)輸入端連 接，輸出電路的輸出端與積分電路50的輸入端連接，其中：輸入正、負(fù)電壓傳輸電路的電壓 信號(hào)等于輸出電路輸出的電壓信號(hào)。
[0017] 具體來(lái)說(shuō)，線(xiàn)性光電隔離電路40的電路原理圖如圖2所示，其具有兩個(gè)功能，一個(gè) 功能是實(shí)現(xiàn)輸入等于輸出，即令V1=VX，實(shí)現(xiàn)的條件是R20 = R24 = R21，另一個(gè)功能是實(shí)現(xiàn) 光電隔離。如圖2,線(xiàn)性光電隔離電路40中的正電壓傳輸電路包括運(yùn)算放大器U20,負(fù)電壓傳 輸電路包括運(yùn)算放大器U21，輸出電路包括運(yùn)算放大器U24,運(yùn)算放大器U20、U21和U24可選 用LM324芯片，采用雙電源供電，第一、第二線(xiàn)性光電耦合器U22和U23可選用HCNR201芯片。 運(yùn)算放大器U20和U21的電源地線(xiàn)與GND1共地，運(yùn)算放大器U24的電源地線(xiàn)與GND2共地。 [00 18]當(dāng)輸入的電壓信號(hào)VX為正電壓(正向積分)時(shí)，通過(guò)運(yùn)算放大器U20、第一線(xiàn)性光電 耦合器U22和運(yùn)算放大器U24形成的通道來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入等于輸出（V1 = VX)。當(dāng)輸入的電壓信號(hào) VX為負(fù)電壓(反向積分)時(shí)，通過(guò)運(yùn)算放大器U21、第二線(xiàn)性光電耦合器U23和運(yùn)算放大器U24 形成的通道來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入等于輸出(VI =VX)。
[0019] 如圖3,積分電路50可包括運(yùn)算放大器U3,其可選用LM324芯片，采用雙電源供電， 電源地線(xiàn)與GND2共地，如圖3所示，在此積分電路50中，運(yùn)算放大器U3的正、負(fù)相輸入電阻相 等，即令電阻R2 = R1。
[0020] 由圖3可推出：
[0022] 又由于VX = V1，因此可知：
[0023]單片機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換電路30調(diào)節(jié)電壓信號(hào)VX的大小和正負(fù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)性光電 隔離電路40輸出的電壓信號(hào)VI的大小和正負(fù)的調(diào)節(jié)，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)積分電路50的斜率和方 向的調(diào)節(jié)，且具有隔離效果。
[0024]實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)鍵盤(pán)輸入對(duì)積分電路50預(yù)定實(shí)現(xiàn)的斜率和方向，然后通過(guò)編程好的 單片機(jī)接收鍵盤(pán)傳送來(lái)的設(shè)定信息后進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算和處理，使D/A轉(zhuǎn)換電路30輸出合適大 小和正負(fù)值的電壓信號(hào)VX，從而基于具有隔離功能的線(xiàn)性光電隔離電路40,令最終輸出的 電壓信號(hào)V0使積分電路50實(shí)現(xiàn)預(yù)定的斜率和方向。
[0025]在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，單片機(jī)會(huì)通過(guò)顯示器實(shí)時(shí)顯示設(shè)定信息以及積分電路50的相關(guān) 信息(如電壓信號(hào)V0、積分電路50實(shí)現(xiàn)的斜率、方向信息等）。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了一種具有隔離功能，且斜率和方向都可連續(xù)調(diào)節(jié)的積分電路， 其可將學(xué)校中的電子技術(shù)課程的積分電路實(shí)驗(yàn)與單片機(jī)課程的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)有效地結(jié)合起 來(lái)，大大提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，使學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)鞏固前后所學(xué)的知識(shí)，利用積分電路 來(lái)提高學(xué)生們的單片機(jī)編程水平和單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)能力，滿(mǎn)足培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的 需求。
[0027]以上所述是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及其所運(yùn)用的技術(shù)原理，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實(shí)用新型技術(shù)方案基 礎(chǔ)上的等效變換、簡(jiǎn)單替換等顯而易見(jiàn)的改變，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路，其特征在于:它包括積分電路，積分電路的 輸入端口經(jīng)由線(xiàn)性光電隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)電路的信號(hào)傳輸端口連接，鍵盤(pán)顯 示電路的信號(hào)端口與單片機(jī)電路的鍵盤(pán)信號(hào)端口連接。2. 如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路，其特征在于： 所述鍵盤(pán)顯示電路包括鍵盤(pán)、顯示器。3. 如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路，其特征在于： 所述單片機(jī)電路包括單片機(jī)。4. 如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路，其特征在于： 所述線(xiàn)性光電隔離電路包括正、負(fù)電壓傳輸電路，正電壓傳輸電路的輸出端與第一線(xiàn) 性光電耦合器的輸入側(cè)信號(hào)端連接，第一線(xiàn)性光電耦合器的輸出側(cè)信號(hào)端與輸出電路的正 負(fù)輸入端連接，負(fù)電壓傳輸電路的輸出端與第二線(xiàn)性光電耦合器的輸入側(cè)信號(hào)端連接，第 二線(xiàn)性光電耦合器的輸出側(cè)信號(hào)端與輸出電路的正負(fù)輸入端連接，其中：輸入正、負(fù)電壓傳 輸電路的電壓信號(hào)等于輸出電路輸出的電壓信號(hào)。5. 如權(quán)利要求1或4所述的基于單片機(jī)控制的隔離型積分電路，其特征在于： 所述積分電路包括運(yùn)算放大器，其中:運(yùn)算放大器的正、負(fù)相輸入電阻相等。
【文檔編號(hào)】G09B19/00GK205594935SQ201620135941
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年2月23日
【發(fā)明人】田文杰
【申請(qǐng)人】北京聯(lián)合大學(xué)