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(gè)或多個(gè)的可控的實(shí)時(shí)電壓值，為了達(dá)到這個(gè)目的一般采用單片機(jī)和可調(diào)的電位器組成一個(gè)模塊，通過(guò)單片機(jī)來(lái)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(gè)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(gè)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(shí)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(yùn)用反饋的思 想來(lái)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(wèn)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(yùn)用反饋原理來(lái)減小溫度、濕度及使用產(chǎn)生的損耗變化對(duì)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(wèn)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(jì)算機(jī)、單片機(jī)、可調(diào)電位器、運(yùn)放電路和四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，其中①計(jì)算機(jī)控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機(jī)雙向連接，兩者之間的數(shù)據(jù)通信采用 RS232協(xié)議，單片機(jī)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(yùn)放電路，運(yùn)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(jì)算機(jī)見(jiàn)電壓值所對(duì)應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給 單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)不同的指令代碼控制可調(diào)電位器來(lái)改變運(yùn)放電路的反饋電阻來(lái)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(guò)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)發(fā)送回單片 機(jī)，再與計(jì)算機(jī)發(fā)送的目標(biāo)電壓值作比較，經(jīng)過(guò)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(jī)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(duì)于目標(biāo)值的設(shè)定如果結(jié)果為“是”，則進(jìn)入 步驟304，否則進(jìn)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(shí)變量temp即數(shù)模轉(zhuǎn)換的結(jié)果與設(shè)定值的大小，臨時(shí)變量temp是運(yùn)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(jìn)入步驟308，否則進(jìn)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(jìn)入步驟309， 否則進(jìn)入步驟307 ；步驟308，當(dāng)程序進(jìn)入步驟308時(shí)表明臨時(shí)變量temp大于實(shí)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(jìn)入步驟309時(shí)表明臨時(shí)變量temp小于實(shí)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(shí)采樣結(jié)果和實(shí)際設(shè)定的輸出電壓值已經(jīng)相對(duì) 接近，所以對(duì)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(diǎn)，適合對(duì)于芯片及器件提供一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的電壓值。


圖1是整個(gè)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(jī)控制電壓值輸出的具體流程圖。其中，1、運(yùn)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(yùn)放的輸出。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述本發(fā)明的目的在于通過(guò)硬件電路的搭建和軟件程序一起組成一個(gè)系統(tǒng)(為紅 外焦平面陳列器件提供偏壓)運(yùn)用反饋原理來(lái)減小溫度、濕度及使用產(chǎn)生的損耗變化對(duì) ADN2850可控電位器的電阻值精度的影響。本發(fā)明提供了一個(gè)硬件裝置，包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、可調(diào)電位器、運(yùn)放電路和四通 道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，其中①計(jì)算機(jī)控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機(jī)雙向連接，兩者之間 的數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議，單片機(jī)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(yùn)放電路，運(yùn)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(jì)算機(jī)見(jiàn)電壓值所對(duì)應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對(duì)應(yīng)的 數(shù)字信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)不同的指令代碼控制可調(diào)電位器來(lái)改變運(yùn)放電路的反 饋電阻來(lái)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(guò)轉(zhuǎn)換后得到 數(shù)據(jù)發(fā)送回單片機(jī)，再與計(jì)算機(jī)發(fā)送的目標(biāo)電壓值作比較，經(jīng)過(guò)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(jī)為AT89c2051，可調(diào)電位器為ADN2850，電源轉(zhuǎn)化芯片 LT1962EMS8-5, LT1962EMS8-3. 3，ADR420，運(yùn)放 AD8606,四通道模數(shù) A/D 轉(zhuǎn)化器為 TLV2544， 單片機(jī)用來(lái)控制ADN2850阻值的選定，TLV2544用來(lái)檢測(cè)所要提供的電壓值并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)。圖1是整個(gè)反饋控制系統(tǒng)的框架圖。圖1中計(jì)算機(jī)是控制發(fā)送端發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)與單片機(jī)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(yàn) 位設(shè)為NONE，數(shù)據(jù)位為8位，停止位設(shè)為1位，單片機(jī)具體控制ADN2850，作為一個(gè)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(jì)算機(jī)101及提供一個(gè)使能信號(hào)讓計(jì)算機(jī)取消等待，發(fā) 送控制碼以此來(lái)獲得反饋網(wǎng)表。ADN2850通過(guò)電阻值的選擇來(lái)控制偏壓。TLV2544實(shí)時(shí)監(jiān) 控目標(biāo)電壓。單片機(jī)AT89c2051通過(guò)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(lái)滿足紅外芯片所需的電壓值。 單片機(jī)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(gè)不同的刻度，為了保證每一個(gè)控制碼即電阻 值對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓值，ADC的精度至少為10位，同時(shí)為了保證一定的余量所以選擇的ADC精度 為14位。同時(shí)每個(gè)ADN2850有2個(gè)通道，根據(jù)所需提供的偏壓數(shù)來(lái)確定ADN2850的個(gè)數(shù)， 這里所需提供N個(gè)偏壓，所以選擇ADN2850的個(gè)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(gè)模擬輸入端和一個(gè)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(zhǎng)期采樣；有4個(gè)可選的轉(zhuǎn)化時(shí)鐘；同時(shí)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(shí)鐘采用一個(gè)時(shí)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(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。通過(guò)計(jì)算機(jī)將電壓值所對(duì)應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)發(fā)送 給單片機(jī)，單片機(jī)再將控制碼發(fā)送給可調(diào)電位器ADN2850來(lái)改變運(yùn)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(guò)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)temp發(fā)送 回單片機(jī)，再與由計(jì)算機(jī)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(duì)于輸出電壓值采取不停的監(jiān)控和調(diào)節(jié)以此來(lái)保證輸出電壓值的 穩(wěn)定可靠。上電后因?yàn)橛?jì)算機(jī)還沒(méi)向單片機(jī)發(fā)送目標(biāo)電壓值，系統(tǒng)對(duì)于輸出沒(méi)有可比較的對(duì) 象，為了使其順利進(jìn)行，對(duì)于輸出的電壓值都進(jìn)行采樣，分別將得到的轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)作 為目標(biāo)電壓值。圖2是運(yùn)用AD8606提供偏壓的原理圖。1為運(yùn)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(yùn)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(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片得 到一個(gè)非常穩(wěn)定2. 048V的輸出，為后續(xù)測(cè)試電路提供高精度電壓。Rf的電阻值由ADN2850 控制。運(yùn)放AD8606的輸出電壓V?？捎晒絍0 = 2. 048X (Rc/Ra) X ((Rb+Rf)/Rb)得到，對(duì)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(lái)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(shí))運(yùn)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(shí)為最小。由于存在溫漂的影響，當(dāng)設(shè)置R。，Rb，Rf時(shí)一般使最終的動(dòng)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(guò)控制ADN2850來(lái)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(jī)控制碼。圖3是單片機(jī)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(jī)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(duì)于目標(biāo)值的設(shè)定。如果步驟303的結(jié)果為“是”，則進(jìn)入步驟304，否則進(jìn)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(shí)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(duì)于ADN2850 的最小可調(diào)范圍對(duì)應(yīng)于4個(gè)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(jìn)入步驟308，否則進(jìn)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(jìn)入步驟309，否則進(jìn)入步驟307。步驟308，當(dāng)程序進(jìn)入步驟308時(shí)表明采樣轉(zhuǎn)化結(jié)果temp大于實(shí)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(jìn)入步驟309時(shí)表明采樣轉(zhuǎn)化結(jié)果temp小于實(shí)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(duì)于步驟305和步驟306都做出否定判斷后進(jìn)入的，即表明 在本發(fā)明所允許的精度范圍內(nèi)臨時(shí)采樣結(jié)果和實(shí)際設(shè)定的輸出電壓值已經(jīng)相對(duì)接近，所以 對(duì)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(jì)算機(jī)、單片機(jī)、可調(diào)電位器、運(yùn)放電路和四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，其中①計(jì)算機(jī)控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機(jī)雙向連接，兩者之間的數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議，單片機(jī)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(yùn)放電路，運(yùn)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(jì)算機(jī)見(jiàn)電壓值所對(duì)應(yīng)的可調(diào)電位器控制碼與電壓值對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)不同的指令代碼控制可調(diào)電位器來(lái)改變運(yùn)放電路的反饋電阻來(lái)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(guò)轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)發(fā)送回單片機(jī)，再與計(jì)算機(jī)發(fā)送的目標(biāo)電壓值作比較，經(jīng)過(guò)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(jī)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(duì)于目標(biāo)值的設(shè)定如果結(jié)果為“是”，則進(jìn)入步驟 304，否則進(jìn)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(shí)變量temp即數(shù)模轉(zhuǎn)換的結(jié)果與設(shè)定值的大小，臨時(shí)變量temp 是運(yùn)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(jìn)入步驟308，否則進(jìn)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(jìn)入步驟309，否則 進(jìn)入步驟307 ；步驟308，當(dāng)程序進(jìn)入步驟308時(shí)表明臨時(shí)變量temp大于實(shí)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(jìn)入步驟309時(shí)表明臨時(shí)變量temp小于實(shí)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(shí)采樣結(jié)果和實(shí)際設(shè)定的輸出電壓值已經(jīng)相對(duì)接近， 所以對(duì)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(jì)算機(jī)、單片機(jī)、可調(diào)電位器、運(yùn)放電路和四通道模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)控制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與單片機(jī)雙向連接，兩者之間的數(shù)據(jù)通信采用RS232協(xié)議，單片機(jī)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(yùn)放電路，運(yùn)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(hào)G05F1/56GK101833347SQ201010161729
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)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?wèn)|, 雷延釗 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)