專利名稱：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及電池電壓檢測(cè)電路的制作方法
模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及電池電壓檢測(cè)電路方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換，特別是涉及一種模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及一種電池電壓檢測(cè)電路。背景技術(shù)：
模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)亦稱模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換，與數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)相反，是將連續(xù)的模擬量(如象元的灰階、電壓、電流等)通過取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。目前單片機(jī)在電子產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用，許多類型的單片機(jī)內(nèi)部已帶有ADC電路，但此類單片機(jī)會(huì)比無ADC功能的單片機(jī)在價(jià)格上高幾元甚至更多，不能滿足成本要求比較苛刻，但又需要單片機(jī)控制且涉及到模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換的項(xiàng)目。
發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
此外，還提供一種電池電壓檢測(cè)電路。
一種模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，包括單片機(jī)U1、延時(shí)電阻R1、濾波電容Cl及比較器U2，其中，
所述單片機(jī)Ul脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與所述延時(shí)電阻Rl —端連接，所述延時(shí)電阻Rl另一端通過所述濾波電容Cl接地，所述比較器U2的反向輸入端連接在所述延時(shí)電阻Rl與所述濾波電容Cl之間，所述比較器U2的正向輸入端接入模擬信號(hào)VI，所述比較器U2的輸出端接入所述單片機(jī)Ul ；
調(diào)節(jié)所述單片機(jī)Ul發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，所述占空比的值存儲(chǔ)在單片機(jī)Ul的寄存器中；所述脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)所述延時(shí)電阻Rl及濾波電容Cl延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2輸入到所述比較器U2與所述模擬信號(hào)Vl比較后輸出高電平或低電平，在所述高電平和低電平切換時(shí)記錄所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占 空比為數(shù)字信號(hào)。
優(yōu)選地，所述單片機(jī)Ul的寄存器為8位或16位寄存器，相應(yīng)進(jìn)行8位或16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
優(yōu)選地，所述單片機(jī)Ul為EM78P134N，所述單片機(jī)EM78P134N的vdd引腳接工作電源VCC、P66引腳通過所述延時(shí)電阻Rl與所述比較器U2的反向輸入端連接、P67引腳與所述比較器U2的輸出端連接、vss引腳接地。
優(yōu)選地，所述比較器U2為比較器LM393。
優(yōu)選地，所述濾波電容Cl為大容量電容。
一種電池電壓檢測(cè)電路，包括單片機(jī)Ul、延時(shí)電阻Rl、濾波電容Cl、比較器U2、電阻R2、電阻R3及電池組BT，其中，
所述單片機(jī)Ul脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與所述延時(shí)電阻Rl —端連接，所述延時(shí)電阻Rl另一端通過所述濾波電容Cl接地，所述比較器U2的反向輸入端連接在所述延時(shí)電阻Rl與所述濾波電容Cl之間，所述比較器U2的輸出端接入所述單片機(jī)Ul ；
電池BT、電阻R2以及電阻R3依次串聯(lián)形成回路，且電阻R2和電阻R3對(duì)電池BT的電壓進(jìn)行分壓，以分壓值作為比較器U2正向輸入端的輸入VI。
調(diào)節(jié)所述單片機(jī)Ul發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，所述占空比的值存儲(chǔ)在單片機(jī)Ul的寄存器中；所述脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)所述延時(shí)電阻Rl及濾波電容Cl延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2輸入到所述比較器U2與所述電阻R2和電阻R3之間的節(jié)點(diǎn)電壓Vl比較后輸出高電平或低電平，在高電平和低電平切換時(shí)比較信號(hào)V2和輸入Vl相等，并記錄所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比；
根據(jù)所述占空比計(jì)算所述電池組BT電壓。
優(yōu)選地，高電平和低電平切換時(shí)，
所述比較信號(hào)V2 = VDD*Ton/ (Ton+Toff)；
所述電池組BT 電壓=V2* (R2+R3) /R2 ；
其中，VDD為單片機(jī)工作電壓的穩(wěn)定值，Ton/(Ton+Toff)為所述占空比。
優(yōu)選地，所述單片機(jī)Ul的寄存器為8位或16位寄存器，相應(yīng)進(jìn)行8位或16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
優(yōu)選地，所述單片機(jī)Ul為EM78P134N，所述單片機(jī)EM78P134N的vdd引腳接工作電源VCC、P66引腳通過所述延時(shí)電阻Rl與所述比較器U2的反向輸入端連接、P67引腳與所述比較器U2的輸出端連接、vss引腳接地。
優(yōu)選地，所述濾波電容Cl為大容量電容。
上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由單片機(jī)Ul脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端的信號(hào)經(jīng)延時(shí)電阻Rl及濾波電容Cl延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2。比較器U2將比較信號(hào)V2與模擬信號(hào)Vl比較后輸出高電平或低電平。調(diào)節(jié)單片機(jī)Ul發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，在高電平和低電平切換時(shí)記錄所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比為數(shù)字信號(hào)，占空比的值存儲(chǔ)在單片機(jī)Ul的寄存器中。此過程實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)Vl轉(zhuǎn)換成占空比的數(shù)字信號(hào)，可以看出模數(shù)轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)成電路的元器件成本低。

圖1為一優(yōu)選實(shí)施例中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖2為一電池電壓檢測(cè)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，一種模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括單片機(jī)U1、延時(shí)電阻R1、濾波電容Cl及比較器U2。
單片機(jī)Ul脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與延時(shí)電阻Rl —端連接，延時(shí)電阻Rl另一端通過濾波電容Cl接地，比較器U2的反向輸入端連接在延時(shí)電阻Rl與濾波電容Cl之間，比較器U2的正向輸入端接入模擬信 號(hào)VI，比較器U2的輸出端接入單片機(jī)Ul。在本實(shí)施例中，單片機(jī)Ul型號(hào)為EM78P134N的單片機(jī)，比較器U2型號(hào)為L(zhǎng)M3939的比較器。
調(diào)節(jié)單片機(jī)Ul發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，占空比的值存儲(chǔ)在單片機(jī)Ul的寄存器中。脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)延時(shí)電阻Rl及濾波電容Cl延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2輸入到比較器U2與模擬信號(hào)Vl后輸出高電平或低電平，在高電平和低電平切換時(shí)記錄脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比為數(shù)字信號(hào)。此過程實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)Vl轉(zhuǎn)換成占空比的數(shù)字信號(hào)。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，單片機(jī)Ul的寄存器為8位或16位寄存器,相應(yīng)進(jìn)行8位或16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換。在其他實(shí)施方式中，單片機(jī)Ul的寄存器為32位或更高位的寄存器。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，單片機(jī)Ul為單片機(jī)EM78P134N，比較器U2為比較器LM393。單片機(jī)EM78P134N的vdd引腳為單片機(jī)工作電源輸入引腳，其接工作電源VCC ；P66引腳為脈寬調(diào)制信號(hào)輸出引腳，其通過電阻Rl與比較器LM393的反向輸入端連接；P67引腳為信號(hào)輸入引腳與比較器LM393的輸出端連接；VSS引腳接地。在其他實(shí)施例中，單片機(jī)Ul可以為其他能調(diào)節(jié)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)的8位、16位單片機(jī)；比較器可以為L(zhǎng)M339等高精度電壓比較器。
另外，在優(yōu)選的實(shí)施例中，濾波電容Cl為大容量電容?？墒篂V波電容Cl的端電壓即比較信號(hào)V2能處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電壓值。
以單片機(jī)EM78P134N為例，如果使P66引腳輸出脈寬調(diào)制信號(hào)波形的占空比由小到大逐漸變化，則模擬信號(hào)Vl的電壓會(huì)由小到大逐漸變化，當(dāng)模擬信號(hào)Vl電壓超過比較信號(hào)V2時(shí)，比較器的輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖剑虼丝梢哉J(rèn)為在該變化的瞬間被測(cè)的比較信號(hào)V2與模擬信號(hào)Vl的電壓相等。
由于Vl的電壓值Vl = VDD^Ton/ (Ton+Toff)，VDD為單片機(jī)工作電壓的穩(wěn)定值，Ton/(Ton+Toff)為脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比。當(dāng)VDD固定時(shí)，其電壓值取決于脈寬調(diào)制信號(hào)波形的占空比，而脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比由單片機(jī)內(nèi)部用于控制脈寬調(diào)制信號(hào)輸出的寄存器值決定。若用I個(gè)8位寄存器R來存放P66引腳輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比值D，因此在P67引腳檢測(cè)到由“I”變?yōu)椤癘”的瞬間，由R寄存器的值D即為被測(cè)電壓V2的模數(shù)轉(zhuǎn)換值，其模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果為8位。若用16位寄存器來作輸出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，則模數(shù)轉(zhuǎn)換值可達(dá)到16位。
上述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供了一種實(shí)用的用普通單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，只需要使用普通單片機(jī)的2個(gè)I/O腳與I個(gè)比較器即可實(shí)現(xiàn)，由于占用資源很少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本很低，其模數(shù)轉(zhuǎn)換精度可達(dá)到8位或更高，因此很具有實(shí)用價(jià)值。
如圖2所示，為基于模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電池電壓檢測(cè)電路，包括單片機(jī)U1、延時(shí)電阻Rl、濾波電容Cl、比較器U2、電阻R2、電阻R3及電池組BT。
單片機(jī)Ul、延時(shí)電阻R1、濾波電容Cl及比較器U2的連接方式與圖1中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接方式相同。在本實(shí)施例中，單片機(jī)Ul型號(hào)為EM78P134N的單片機(jī)，比較器U2型號(hào)為L(zhǎng)M3939的比較器。在其他實(shí)施例中，單片機(jī)Ul可以為其他能調(diào)節(jié)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)的8位、16位單片機(jī)；比較器可以為L(zhǎng)M339等高精度電壓比較器。
而電池BT、電阻R2以及電阻R3依次串聯(lián)形成回路，且電阻R2和電阻R3對(duì)電池BT的電壓進(jìn)行分壓，以分壓值作為比較器U2正向輸入端的輸入VI。
調(diào)節(jié)所述單片機(jī)Ul發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，占空比的值存儲(chǔ)在單片機(jī)Ul的寄存器中，脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)延時(shí)電阻Rl及 濾波電容Cl延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2，比較信號(hào)V2和輸入Vl經(jīng)比較器U2比較后輸出高電平或低電平，在高電平和低電平切換時(shí)記錄所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比。
根據(jù)所述占空比計(jì)算所述電池組BT電壓，所述電池組BT電壓=V2*(R2+R3)/R2。其中，R2、R3分別為電阻R2、電阻R3的電阻值。
而在高電平和低電平切換時(shí)可以認(rèn)為比較信號(hào)V2與節(jié)點(diǎn)電壓Vl相等。Vl的電壓值Vl = VDD*Ton/(Ton+Toff)，其中，VDD為單片機(jī)工作電壓的穩(wěn)定值，Ton/ (Ton+Toff)為脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包括單片機(jī)U1、延時(shí)電阻R1、濾波電容Cl及比較器U2，其中， 所述單片機(jī)Ul脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與所述延時(shí)電阻Rl —端連接，所述延時(shí)電阻Rl另一端通過所述濾波電容Cl接地，所述比較器U2的反向輸入端連接在所述延時(shí)電阻Rl與所述濾波電容Cl之間，所述比較器U2的正向輸入端接入模擬信號(hào)V1，所述比較器U2的輸出端接入所述單片機(jī)Ul ； 調(diào)節(jié)所述單片機(jī)Ul發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，所述占空比的值存儲(chǔ)在單片機(jī)Ul的寄存器中；所述脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)所述延時(shí)電阻Rl及濾波電容Cl延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2輸入到所述比較器U2與所述模擬信號(hào)Vl比較后輸出高電平或低電平，在所述高電平和低電平切換時(shí)記錄所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比為數(shù)字信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述單片機(jī)Ul的寄存器為8位或16位寄存器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述單片機(jī)Ul為單片機(jī)EM78P134N，所述單片機(jī)EM78P134N的vdd引腳接工作電源VCC、P66引腳通過所述延時(shí)電阻Rl與所述比較器U2的反向輸入端連接、P67引腳與所述比較U2的輸出端連接、vss引腳接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述比較器U2為比較器LM393。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述濾波電容Cl為大容量電容。
6.一種基于電池電壓檢測(cè)電路，其特征在于，包括單片機(jī)U1、延時(shí)電阻R1、濾波電容Cl、比較器U2、電阻R2、電阻R3及電池組BT，其中， 所述單片機(jī)Ul脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端與所述延時(shí)電阻Rl —端連接，所述延時(shí)電阻Rl另一端通過所述濾波電容Cl接地，所述比較器U2的反向輸入端連接在所述延時(shí)電阻Rl與所述濾波電容Cl之間，所述比較器U2的輸出端接入所述單片機(jī)Ul ； 所述電池BT、電阻R2以及電阻R3依次串聯(lián)形成回路，且電阻R2和電阻R3對(duì)電池BT的電壓進(jìn)行分壓，以分壓值作為比較器U2正向輸入端的輸入Vl ； 調(diào)節(jié)所述單片機(jī)Ul發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，所述占空比的值存儲(chǔ)在單片機(jī)Ul的寄存器中；所述脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)所述延時(shí)電阻Rl及濾波電容Cl延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2,比較信號(hào)V2和輸入Vl經(jīng)比較器U2比較后輸出高電平或低電平，在高電平和低電平切換時(shí)記錄所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比； 根據(jù)所述占空比計(jì)算所述電池組BT電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池電壓檢測(cè)電路，其特征在于，高電平和低電平切換時(shí)， 所述比較信號(hào) V2 = VDD*Ton/ (Ton+Toff)； 所述電池組BT電壓=V2* (R2+R3)/R2 ； 其中，VDD為單片機(jī)工作電壓的穩(wěn)定值，Ton/(Ton+Toff)為所述占空比。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述單片機(jī)Ul的寄存器為8位或16位寄存器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述單片機(jī)Ul為EM78P134N，所述單片機(jī)EM78P134N的vdd引腳接工作電源VCC、P66引腳通過所述延時(shí)電阻Rl與所述比較器U2的反向輸入端連接、P67引腳與所述比較器U2的輸出端連接、vss引腳接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述濾波電容Cl為大容量電容。
全文摘要
一種模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，包括單片機(jī)U1、延時(shí)電阻R1、濾波電容C1及比較器U2。其中，由單片機(jī)U1脈寬調(diào)制信號(hào)輸出端的信號(hào)經(jīng)延時(shí)電阻R1及濾波電容C1延時(shí)濾波得出的比較信號(hào)V2。比較器U2將比較信號(hào)V2與模擬信號(hào)V1比較后輸出高電平或低電平。調(diào)節(jié)單片機(jī)U1發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，在高電平和低電平切換時(shí)記錄所述脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比為數(shù)字信號(hào)。此過程實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)V1轉(zhuǎn)換成占空比的數(shù)字信號(hào)，可以看出模數(shù)轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)成電路的元器件成本低。此外，還提供了一種電池電壓檢測(cè)電路。
文檔編號(hào)H03M1/34GK103138761SQ20111038192
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者周明杰, 邵賢輝 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司