本實(shí)用新型涉及一種溫度監(jiān)測(cè)電路，具體是一種能夠?qū)Χ嗦窚囟刃盘?hào)進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)的電路，屬于信號(hào)采集處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

模擬信號(hào)采集系統(tǒng)就是將微弱的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理放大后轉(zhuǎn)變的數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)或者其他處理器進(jìn)行處理，以便對(duì)相關(guān)物理量進(jìn)行監(jiān)視，并在一定情況下用來(lái)作為控制外界的某些物理量依據(jù)。

現(xiàn)有技術(shù)中在需要進(jìn)行多路采集時(shí)候往往選擇輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)的傳感器電路，這樣可以利用處理器(常見的為單片機(jī)或者FPGA)豐富的端口資源對(duì)各路傳感器信號(hào)進(jìn)行采集。

然而在很多應(yīng)用領(lǐng)域都需要對(duì)多路模擬信號(hào)進(jìn)行同時(shí)采集與檢測(cè)，例如在溫度檢測(cè)領(lǐng)域，很多高精度的溫度傳感器輸出的電信號(hào)為模擬信號(hào)。

具體舉例如下，在陀螺儀電路設(shè)計(jì)中存在以下問題：光纖陀螺儀的檢測(cè)性能具有溫度依賴性，外界環(huán)境溫度的變動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致光纖陀螺零點(diǎn)位置的漂移和標(biāo)度因子的不穩(wěn)定，從而降低了光纖陀螺的檢測(cè)精度，由于陀螺在運(yùn)行時(shí)各方位溫度不均勻，因此必須對(duì)多路溫度傳感器進(jìn)行信號(hào)采集。

在該領(lǐng)域，AD590傳感器是比較常規(guī)的選擇，它產(chǎn)生一個(gè)同溫度成比例變化的電流，具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。與之相配合的就需要使用多片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)每路傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并且處理器需要采集多片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出數(shù)據(jù)，這不僅硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜(多片AD芯片)，并且對(duì)處理器的端口資源浪費(fèi)也比較大(處理器需要采集多片AD芯片的輸出)。因此現(xiàn)有技術(shù)中需要一種硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且節(jié)約處理器端口資源，整體開發(fā)難度小的陀螺儀溫度檢測(cè)電路。

此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還有必要考慮能否在實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)功能的硬件基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化整個(gè)陀螺儀電路的電路結(jié)構(gòu)的技術(shù)目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的是怎樣提供一種能夠有效對(duì)陀螺在運(yùn)行時(shí)各方位溫度進(jìn)行測(cè)量，并且信號(hào)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體開發(fā)難度小，能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化整個(gè)陀螺儀電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的溫度監(jiān)測(cè)電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案。

一種用于陀螺儀的溫度監(jiān)測(cè)電路，其特征在于：包括N個(gè)溫度傳感器、模擬開關(guān)、單片機(jī)；

所述模擬開關(guān)的各個(gè)輸入輸出口與N個(gè)溫度傳感器的輸出端對(duì)應(yīng)相連接；所述N的數(shù)量小于8；

模擬開關(guān)的公共口與弱信號(hào)放大模塊的輸入端相連接，弱信號(hào)放大模塊的輸出端與集成在單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號(hào)輸入端相連接；模擬開關(guān)的數(shù)控選擇端與單片機(jī)的輸出口相連接；

單片機(jī)通過SPI串行通信接口與FPGA處理器實(shí)現(xiàn)電連接，所述FPGA處理器為陀螺儀中央處理器；

FPGA的數(shù)據(jù)配置接口與單片機(jī)的輸入輸出口相連接。

進(jìn)一步的，所述溫度傳感器采用AD590芯片。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型中將溫度傳感器輸出的模擬信號(hào)首先經(jīng)模擬開關(guān)進(jìn)行輪流選通，選通信號(hào)由處理器單片機(jī)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了將多路溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路模擬信號(hào)的目的，進(jìn)一步的將這一路溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)便可以進(jìn)行數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)處理了，相比為每路溫度模擬信號(hào)設(shè)置對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的技術(shù)方案，具有能降低電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度，節(jié)約硬件成本的優(yōu)點(diǎn)；

(2)同時(shí)本實(shí)用新型選用內(nèi)部集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)，這就省去了模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的使用，這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)(當(dāng)然這只適用于采集對(duì)象為不需要與單片機(jī)隔離的信號(hào)的應(yīng)用領(lǐng)域)。

(3)本實(shí)用新型中單片機(jī)與陀螺儀的中央處理器(FPGA處理器)之間通過SPI串行通信接口實(shí)現(xiàn)通信連接，單片機(jī)可以把采集到的溫度數(shù)據(jù)送往處理能力強(qiáng)大的FPGA處理器進(jìn)行處理，單片機(jī)既作為一個(gè)有效的溫度數(shù)據(jù)采集控制器又作為AD模塊使用，因此本實(shí)用新型具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且能有效采集數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。

(4)本實(shí)用新型中FPGA的數(shù)據(jù)配置接口與單片機(jī)的輸入輸出口相連接，單片機(jī)取代專用配置器件實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)配置，因此具有能夠簡(jiǎn)化整個(gè)陀螺儀電路部分的硬件結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種用于陀螺儀的溫度監(jiān)測(cè)電路，包括模擬開關(guān)和單片機(jī)；模擬開關(guān)采用CD4051芯片。CD4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有A、B和C三個(gè)二進(jìn)制數(shù)控選通端，CD4051具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5～20V的數(shù)字信號(hào)可控制峰峰值至20V的模擬信號(hào)三位二進(jìn)制信號(hào)可以選通8通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至公共端。

單片機(jī)選用內(nèi)部集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(目前常規(guī)單片機(jī)大多內(nèi)部都集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)；

具體電路連接關(guān)系是：模擬開關(guān)的8個(gè)輸入輸出口為被采集模擬信號(hào)的輸入口，被采集的模擬信號(hào)為溫度傳感器的輸出信號(hào)；模擬開關(guān)的公共口與弱信號(hào)放大模塊的輸入端相連接，弱信號(hào)放大模塊的輸出端與集成在單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號(hào)輸入端相連接；模擬開關(guān)的數(shù)控選擇端與單片機(jī)的輸出口相連接。

弱信號(hào)放大模塊根據(jù)需要可以選用各類型運(yùn)放實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中也存在將模擬信號(hào)經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換器件的內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)放大作用，由于采用的是內(nèi)部電阻，所以放大倍數(shù)比較精確，誤差較小，這樣可以更好地對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行精確的調(diào)理，從而使得采集的信號(hào)誤差更小，此處不屬于本實(shí)用新型改進(jìn)點(diǎn)，因此不再贅述采用常規(guī)技術(shù)方案即可。

本實(shí)用新型工作原理如下：

被采集的溫度傳感器輸出信號(hào)從模擬開關(guān)的8個(gè)輸入輸出口進(jìn)入模擬開關(guān)，

單片機(jī)通過其輸出口向模擬開關(guān)的數(shù)控選通端(A、B和C三個(gè)二進(jìn)制數(shù)控選通端)發(fā)送選通信號(hào)可以分別選中第一輸入輸出口、第二輸入輸出口直至第八輸入輸出口，被選中的輸入輸出口被連接到公共端，例如當(dāng)A、B和C信號(hào)為000時(shí)，第一輸入輸出口被選中，連接到公共，當(dāng)A、B和C信號(hào)為001時(shí)，第二輸入輸出口被選中，連接到公共端COM。這樣就實(shí)現(xiàn)了多路模擬信號(hào)輪流選通，被選通的模擬信號(hào)經(jīng)由單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后便可用于進(jìn)行處理，以便對(duì)相關(guān)物理量進(jìn)行監(jiān)視。單片機(jī)還通過其串口實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信，單片機(jī)通過串口傳送至計(jì)算機(jī)，這可滿足對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行顯示分析的需求。

此外，為了滿足模擬信號(hào)路數(shù)大于8路的應(yīng)用需求，也可以采用如下結(jié)構(gòu)：設(shè)置N+1個(gè)模擬開關(guān)，第1至第N個(gè)模擬開關(guān)的輸入輸出口均作為模擬信號(hào)輸入口，第1至第N個(gè)模擬開關(guān)的公共口與第N+1個(gè)模擬開關(guān)的各個(gè)輸入輸出口連接，第N+1個(gè)模擬開關(guān)的公共口與單片機(jī)的輸入口相連接，每個(gè)模擬開關(guān)的數(shù)控選通端均與單片機(jī)的輸出口相連接，如果單片機(jī)的輸出口資源不足則利用端口擴(kuò)展芯片進(jìn)行擴(kuò)展。

采用以上結(jié)構(gòu)后便可以進(jìn)一步擴(kuò)展模擬信號(hào)輸入路數(shù)，其原理與前述類似，具體為采用兩級(jí)輪流選通：首先通過第N+1個(gè)模擬開關(guān)的數(shù)控選通端選中第1至第N個(gè)模擬開關(guān)之中的某一個(gè)，再通過被選中的模擬開關(guān)的數(shù)控選通端具體選中某一路模擬信號(hào)，當(dāng)然N的數(shù)量不能大于8。

本實(shí)用新型包括的微控制器(單片機(jī))也是一種常見的控制核心，其具有價(jià)格低廉，控制靈活，開發(fā)成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中將微控制器和FPGA同時(shí)應(yīng)用到一個(gè)控制系統(tǒng)中雙核控制模塊已經(jīng)在很多領(lǐng)域在中被使用，此外現(xiàn)有技術(shù)中還存在用微控制器為某些專用芯片(例如視頻解碼芯片SAA7113H)進(jìn)行初始化配置的技術(shù)，這里我們用微控制器為FPGA這種半定制芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的配置。具體的，F(xiàn)PGA的數(shù)據(jù)配置接口與單片機(jī)的輸入輸出口相連接實(shí)現(xiàn)配置接口設(shè)計(jì)。FPGA的數(shù)據(jù)配置接口包括：配置復(fù)位腳nCONFI、第一配置狀態(tài)腳nSTATU、第二配置狀態(tài)腳CONF_DON、配置數(shù)據(jù)傳輸腳DATA和配置時(shí)鐘腳CLK；FPGA的數(shù)據(jù)配置接口的各個(gè)配置引腳分別與微控制器的一個(gè)輸入輸出口對(duì)應(yīng)相連接。

微控制器是這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA進(jìn)行配置的：利用單片機(jī)的程序存儲(chǔ)區(qū)來(lái)存放FPGA配置數(shù)據(jù).上電后由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA器件的數(shù)據(jù)配置，也即是采用被動(dòng)配置模式，并且配置數(shù)據(jù)采用串行方式傳送給FPGA。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。