專利名稱：一種減少溫漂的裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減小溫漂的裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
在電子電路中常常要為芯片及器件提供一個或多個的可控的實時電壓值，為了達(dá)到這個目的一般采用單片機和可調(diào)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(shè)定，提供準(zhǔn)確的偏壓值。本發(fā)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(yīng)該是一種線性的關(guān)系。但是 由于工作環(huán)境的溫度，濕度及使用產(chǎn)生的損耗使得每個刻度提供的電阻值產(chǎn)生了改變，其 中溫度的影響較為嚴(yán)重，就使得輸出的電壓值與理想的電壓值產(chǎn)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(dá)精確控制偏壓的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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、濕度及使用產(chǎn)生的損耗變化對ADN2850可控電位器的電阻值精 度的影響。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種減小溫漂的裝置，其特征在于， 包括計算機、單片機、可調(diào)電位器、運放電路和四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，其中①計算機控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機雙向連接，兩者之間的數(shù)據(jù)通信采用 RS232協(xié)議，單片機輸入式連接可調(diào)電位器，并與四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器雙向連接，可調(diào)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(shù)A/D轉(zhuǎn)換器和紅外焦 平面陣列；②計算機見電壓值所對應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對應(yīng)的數(shù)字信號發(fā)送給 單片機，單片機通過不同的指令代碼控制可調(diào)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(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)發(fā)送回單片 機，再與計算機發(fā)送的目標(biāo)電壓值作比較，經(jīng)過最終輸出滿足紅外焦平面陣列所需的準(zhǔn)確 的電壓值。上述減小溫漂的裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟3Ol，開始；步驟302，單片機初始化完成目標(biāo)電壓值的配置；步驟303，判斷串口的中斷，S卩外界對于目標(biāo)值的設(shè)定如果結(jié)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(shù)據(jù)并重新設(shè)定目標(biāo)值，電壓值V轉(zhuǎn)換得到的目標(biāo)值 Voltage Voltage = int(VX212/5)；
步驟305，判斷臨時變量temp即數(shù)模轉(zhuǎn)換的結(jié)果與設(shè)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(shù)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)，判斷的標(biāo)準(zhǔn)為 temp-Voltage > 2，如果結(jié)果為“是”，則進入步驟308，否則進入步驟306 ；步驟306，其判斷的標(biāo)準(zhǔn)為temp-Voltage < 2，如果結(jié)果為“是”，則進入步驟309， 否則進入步驟307 ；步驟308，當(dāng)程序進入步驟308時表明臨時變量temp大于實際的設(shè)定電壓輸出值 Voltage，需要減小反饋電阻的阻值即減小可調(diào)電位器的控制碼；步驟309，當(dāng)程序進入步驟309時表明臨時變量temp小于實際的設(shè)定電壓輸出值 Voltage，需要增大反饋電阻的阻值即增大可調(diào)電位器的控制碼；步驟307，即表明在精度范圍內(nèi)臨時采樣結(jié)果和實際設(shè)定的輸出電壓值已經(jīng)相對 接近，所以對于反饋電阻值即可調(diào)電位器的控制碼給予保持。本發(fā)明的有益效果本發(fā)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、濕度及損耗使得提供的理想偏壓產(chǎn)生的誤差的思想，該裝置具有成本低，效率 高，準(zhǔn)確可靠等特點，適合對于芯片及器件提供一個或多個實時準(zhǔn)確的電壓值。


圖1是整個反饋控制系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)電壓輸入，7、運放的輸出。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述本發(fā)明的目的在于通過硬件電路的搭建和軟件程序一起組成一個系統(tǒng)(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、濕度及使用產(chǎn)生的損耗變化對 ADN2850可控電位器的電阻值精度的影響。本發(fā)明提供了一個硬件裝置，包括計算機、單片機、可調(diào)電位器、運放電路和四通 道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，其中①計算機控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機雙向連接，兩者之間 的數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議，單片機輸入式連接可調(diào)電位器，并與四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器 雙向連接，可調(diào)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(shù)A/D 轉(zhuǎn)換器和紅外焦平面陣列；②計算機見電壓值所對應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對應(yīng)的 數(shù)字信號發(fā)送給單片機，單片機通過不同的指令代碼控制可調(diào)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(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)換后得到 數(shù)據(jù)發(fā)送回單片機，再與計算機發(fā)送的目標(biāo)電壓值作比較，經(jīng)過最終輸出滿足紅外焦平面 陣列所需的準(zhǔn)確的電壓值。具體地，單片機為AT89c2051，可調(diào)電位器為ADN2850，電源轉(zhuǎn)化芯片 LT1962EMS8-5, LT1962EMS8-3. 3，ADR420，運放 AD8606,四通道模數(shù) A/D 轉(zhuǎn)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并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給計算機。圖1是整個反饋控制系統(tǒng)的框架圖。圖1中計算機是控制發(fā)送端發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，計算機與單片機之間的數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議，在本發(fā)明中波特率設(shè)定為9600，校驗 位設(shè)為NONE，數(shù)據(jù)位為8位，停止位設(shè)為1位，單片機具體控制ADN2850，作為一個中轉(zhuǎn)站將 并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)并發(fā)送回計算機101及提供一個使能信號讓計算機取消等待，發(fā) 送控制碼以此來獲得反饋網(wǎng)表。ADN2850通過電阻值的選擇來控制偏壓。TLV2544實時監(jiān) 控目標(biāo)電壓。單片機AT89c2051通過不同的指令代碼地發(fā)送控制可調(diào)電位器ADN2850和四通道 模數(shù)A/D轉(zhuǎn)化器TLV2544，使系統(tǒng)最終輸出準(zhǔn)確的電壓值，來滿足紅外芯片所需的電壓值。 單片機采用內(nèi)部振蕩電路頻率為11.0592MHz。由于可調(diào)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(yīng)一個電壓值，ADC的精度至少為10位，同時為了保證一定的余量所以選擇的ADC精度 為14位。同時每個ADN2850有2個通道，根據(jù)所需提供的偏壓數(shù)來確定ADN2850的個數(shù)， 這里所需提供N個偏壓，所以選擇ADN2850的個數(shù)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(zhuǎn)化電壓有外部基準(zhǔn) 也有內(nèi)部基準(zhǔn)；采樣周期分為短期采樣和長期采樣；有4個可選的轉(zhuǎn)化時鐘；同時其具有四 種轉(zhuǎn)換模式，分別是單次模式、重復(fù)模式、掃描模式、重復(fù)掃描模式；在此選擇外部電壓基準(zhǔn) 選擇的電壓為5V，短期采樣，轉(zhuǎn)化時鐘采用一個時鐘周期，采樣掃描模式。根據(jù)需要發(fā)送不 同的指令則可輸出相應(yīng)通道模擬電壓值所對應(yīng)的數(shù)字信號。通過計算機將電壓值所對應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對應(yīng)的數(shù)字信號發(fā)送 給單片機，單片機再將控制碼發(fā)送給可調(diào)電位器ADN2850來改變運放的反饋電阻，以此達(dá) 到改變輸出電壓的目地。輸出電壓再作為TLV2544的輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)temp發(fā)送 回單片機，再與由計算機發(fā)送的目標(biāo)電壓值作比較，如果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)大了則減小控制 碼，小了則增大控制碼。對于輸出電壓值采取不停的監(jiān)控和調(diào)節(jié)以此來保證輸出電壓值的 穩(wěn)定可靠。上電后因為計算機還沒向單片機發(fā)送目標(biāo)電壓值，系統(tǒng)對于輸出沒有可比較的對 象，為了使其順利進行，對于輸出的電壓值都進行采樣，分別將得到的轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)存儲起來作 為目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(wěn)壓管，任何大于5的電源輸入經(jīng) 7805均產(chǎn)生5V輸出；采用LED做指示燈顯示電路的工作狀態(tài)5V電壓通過電壓轉(zhuǎn)換芯片得 到一個非常穩(wěn)定2. 048V的輸出，為后續(xù)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，對于一定范圍的偏壓控制可根據(jù)不同 的R。，Rb, Rf(kQ)的設(shè)置來控制電路的輸出范圍。根據(jù)ADN2850的芯片資料，當(dāng)調(diào)節(jié)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。由于存在溫漂的影響，當(dāng)設(shè)置R。，Rb，Rf時一般使最終的動態(tài)范圍大于理想的范 圍，即在不同的環(huán)境下都可以通過控制ADN2850來獲取所需的電壓值。由公式<formula>formula see original document page 6</formula>可得到 ADN2850RDAC 控制的輸出電阻 Rf。由于ADN2850的分辨率為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(biāo)電壓值的配置。步驟303，判斷串口的中斷，即外界對于目標(biāo)值的設(shè)定。如果步驟303的結(jié)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(shù)據(jù)并重新設(shè)定目標(biāo)值。電壓值V轉(zhuǎn)換得到的目標(biāo)值 Voltage <formula>formula see original document page 6</formula>
步驟305，判斷臨時變量temp即數(shù)模轉(zhuǎn)換的結(jié)果與設(shè)定值的大小。由于ADN2850 為IObit的可調(diào)范圍，其精度為1/21(1，TLV2544為12bit的轉(zhuǎn)換范圍，由此可知對于ADN2850 的最小可調(diào)范圍對應(yīng)于4個TLV2544的轉(zhuǎn)換范圍所以系統(tǒng)所辨別的最小電壓值為ADN2850 的最小可調(diào)范圍的一半。在此保證輸出盡可能的準(zhǔn)確就是要在一定的精度范圍內(nèi)目標(biāo)值 Voltage與采樣結(jié)果盡可能的接近，所以判斷的標(biāo)準(zhǔn)為temp-Voltage > 2。如果步驟305的結(jié)果為“是”，則進入步驟308，否則進入步驟306。步驟306，其判斷的標(biāo)準(zhǔn)為temp-Voltage < 2。如果步驟306的結(jié)果為“是”，則進入步驟309，否則進入步驟307。步驟308，當(dāng)程序進入步驟308時表明采樣轉(zhuǎn)化結(jié)果temp大于實際的設(shè)定電壓輸 出值Voltage，需要減小反饋電阻的阻值即減小數(shù)字電位器ADN2850的控制碼。步驟309，當(dāng)程序進入步驟309時表明采樣轉(zhuǎn)化結(jié)果temp小于實際的設(shè)定電壓輸 出值Voltage，需要增大反饋電阻的阻值即增大數(shù)字電位器ADN2850的控制碼。步驟307，由于其是在對于步驟305和步驟306都做出否定判斷后進入的，即表明 在本發(fā)明所允許的精度范圍內(nèi)臨時采樣結(jié)果和實際設(shè)定的輸出電壓值已經(jīng)相對接近，所以 對于反饋電阻值即ADN2850的控制碼給予保持。
權(quán)利要求
一種減小溫漂的裝置，其特征在于，包括計算機、單片機、可調(diào)電位器、運放電路和四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，其中①計算機控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機雙向連接，兩者之間的數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議，單片機輸入式連接可調(diào)電位器，并與四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器雙向連接，可調(diào)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(shù)A/D轉(zhuǎn)換器和紅外焦平面陣列；②計算機見電壓值所對應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對應(yīng)的數(shù)字信號發(fā)送給單片機，單片機通過不同的指令代碼控制可調(diào)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(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)發(fā)送回單片機，再與計算機發(fā)送的目標(biāo)電壓值作比較，經(jīng)過最終輸出滿足紅外焦平面陣列所需的準(zhǔn)確的電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的減小溫漂的裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟301，開始；步驟302，單片機初始化完成目標(biāo)電壓值的配置；步驟303，判斷串口的中斷，S卩外界對于目標(biāo)值的設(shè)定如果結(jié)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(shù)據(jù)并重新設(shè)定目標(biāo)值，電壓值V轉(zhuǎn)換得到的目標(biāo)值 Voltage <formula>formula see original document page 2</formula>步驟305，判斷臨時變量temp即數(shù)模轉(zhuǎn)換的結(jié)果與設(shè)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(shù)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)，判斷的標(biāo)準(zhǔn)為 temp-Voltage > 2，如果結(jié)果為“是”，則進入步驟308，否則進入步驟306 ；步驟306，其判斷的標(biāo)準(zhǔn)為temp-Voltage < 2，如果結(jié)果為“是”，則進入步驟309，否則 進入步驟307 ；步驟308，當(dāng)程序進入步驟308時表明臨時變量temp大于實際的設(shè)定電壓輸出值 Voltage，需要減小反饋電阻的阻值即減小可調(diào)電位器的控制碼；步驟309，當(dāng)程序進入步驟309時表明臨時變量temp小于實際的設(shè)定電壓輸出值 Voltage，需要增大反饋電阻的阻值即增大可調(diào)電位器的控制碼；步驟307，即表明在精度范圍內(nèi)臨時采樣結(jié)果和實際設(shè)定的輸出電壓值已經(jīng)相對接近， 所以對于反饋電阻值即可調(diào)電位器的控制碼給予保持。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減小溫漂的裝置，其特征在于，包括計算機、單片機、可調(diào)電位器、運放電路和四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，計算機控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機雙向連接，兩者之間的數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議，單片機輸入式連接可調(diào)電位器，并與四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器雙向連接，可調(diào)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(shù)A/D轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)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(xué)