提高单片机模数转换精度的电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种提高单片机模数转换精度的电路和方法，将采样信号的模拟量转换为数字量Dobj；将单片机内部的基准电压源的模拟量Vrefint转换为基准电压源的数字量Drefint；再根据公式Vref＝(Din/Drefint)*Vrefint和Vobj实＝(Dobj/Din)*Vref获得实际输出的采样信号的数字量Vobj实；其中，Vref为参考电压模拟量，Din为模数转换的满量程数字量，采样信号的模拟量和基准电压源的模拟量转换为数字量时使用同一个参考电压源，从而减少了使用原始的参考电压模拟量导致的输出的实际采样信号模拟量与原始的采样信号模拟量偏差，有效地提高了单片机模数转换的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单片机
，尤其涉及一种提高单片机模数转换精度的电路和方法。
技术介绍
单片机系统对特定信号对象进行模数转换(Analog-Digital-Converter)，遵循以下转换公式：Dobj＝(Vobj/Vref)*Din，其中Dobj为被采样信号对象模数转换后的数值，Vobj为被采样信号对象模拟量，Vref为参考电压模拟量，Din为满量程时的数值，其取决于采样器件的采样精度，如8-bit的ADC，其Din值为256,10-bit的ADC，其Din值为1024。在采样器件的采样精度确定后，参考电压模拟量Vref对模数转换的结果有着重要影响，其稳定性决定着模数转换的结果的精度及后续可能利用该结果的相关操作。当前在很多应用中，参考电压源的选择一般有以下途径：1、通过高精度参考电压源芯片获取稳定的高精度电压，比如microchip公司的mcp1525芯片，该方案应用简单，模数转换的结果也较为精确，但是该方案中，芯片价格较贵、输入输出至少相差150mV以上。并且在DC3.6V电池供电系统中该特性可能会降低电池的使用寿命，如电池电压下降到参考电压源芯片要求的最小工作电压时，会影响输出的参考电压值及稳定性，但该电压阈值对于系统的其它应用是完全正常支持的，由于模数转换的需要，可能需要提前更换电池，不能充分利用电池的有效寿命。2、部分单片机自身配置了通过更改内部寄存器设置就可以利用的内部参考电压源，如德州仪器的MSP430系列单片机，该方案过程利用也相对简单，其缺点是内部参考电压源一般小于工作电压源，如果需要对跟工作电压源大小相当的信号进行模数转换，信号对象需要分压才可接入测试通道，因为分压电路的存在，分压电阻的精度及同一性也会影响测试结果的精度及同一性。申请号为201310661556.0的专利文件，公开了一种提高模拟量采集装置模数转换精度的方法，将上述参考电压模拟量Vref作为变量，单片机外围增设相互连接的电压测量装置和上位机，通过电压测量装置测量实际的参考电压模拟量Vref，并通过上位机将实际的参考电压模拟量Vref传递至单片机中，完成对实际的采样信号模数转换的计算。上述方案通过测量实际的参考电压模拟量Vref提高了模拟量采集装置模数转换精度，但是该方案需要在单片机外围增设电压测量装置和上位机，大大提高了成本，且通过电压测量装置测量出实际的参考电压模拟量Vref使得其模数转换的经度也受限于电压测量装置的精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种提高单片机模数转换精度的电路和方法，能够解决单片机参考电压源动态变化时模数转换精度受影响的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种提高单片机模数转换精度的电路，包括第一模数转换器、第二模数转换器和一处理器；所述第一模数转换器输入端连接一采样信号和一参考电压源，输出端连接所述处理器；所述第二模数转换器输入端连接一基准电压源和所述参考电压源，输出端连接所述处理器；所述基准电压源为单片机输出的内部基准电压源；所述处理器执行Vref＝(Din/Drefint)*Vrefint和Vobj实＝(Dobj/Din)*Vref的计算后输出采样信号的模拟量Vobj实，其中Vref为参考电压模拟量，Dobj为第一模数转换器的输出结果，Drefint为第二模数转换器的输出结果，Vrefint为基准电压源的模拟量，Din为模数转换的满量程数字量。本专利技术提高单片机模数转换精度的电路的有益效果在于：通过第一模数转换器输入端连接一采样信号和第二模数转换器输入端连接单片机输出的内部基准电压源得到采样信号的数字量Dobj和基准电压源的数字量Drefint，第一模数转换器和第二模数转换器的输出端连接处理器，将Dobj和Drefint送入处理器，即可计算出动态的参考电压模拟量，并根据动态的参考电压模拟量计算并输出实际的采样信号模拟量，减少了参考电压模拟量变化导致的输出的实际采样信号模拟量与原始的采样信号模拟量偏差，有效地提高了单片机模数转换的精度。一种提高单片机模数转换精度的方法，所述单片机包括内部基准电压源，所述方法包括：获取采样信号的模拟量，将采样信号的模拟量转换为采样信号的数字量Dobj；获取单片机内部的基准电压源的模拟量Vrefint，将基准电压源的模拟量转换为基准电压源的数字量Drefint；根据公式Vref＝(Din/Drefint)*Vrefint和Vobj实＝(Dobj/Din)*Vref获得实际输出的采样信号的数字量Vobj实；其中，Vref为参考电压模拟量，Din为模数转换的满量程数字量，采样信号的模拟量和基准电压源的模拟量转换为数字量时使用同一个参考电压源。本专利技术提高单片机模数转换精度的方法的有益效果在于：由于基准电压源的模拟量Vrefint对于一个单片机是已知的，根据模数转换后的基准电压源的数字量Drefint及其模拟量Vrefint即可得到每一次模数转换动态的参考电压模拟量Vref，根据动态的参考电压模拟量以及采样信号的数字量Dobj计算得到实际输出的采样信号的数字量Vobj实，减少了使用原始的参考电压模拟量导致的输出的实际采样信号模拟量与原始的采样信号模拟量偏差，有效地提高了单片机模数转换的精度。附图说明图1为本专利技术实施例一的提高单片机模数转换精度的电路图；图2为本专利技术实施例二的提高单片机模数转换精度的方法流程图。标号说明：1、采样信号；2、第一模数转换器；3、参考电压源；4、第二模数转换器；5、基准电压源；6、处理器。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。本专利技术最关键的构思在于:根据单片机内部基准电压源的模拟量和模数转换后的数字量计算出动态的参考电压模拟量。请参阅图1，一种提高单片机模数转换精度的电路，包括第一模数转换器2、第二模数转换器4一处理器6；所述第一模数转换器2输入端连接一采样信号1和一参考电压源3，输出端连接所述处理器6；所述第二模数转换器4输入端连接基准电压源5和所述参考电压源3，输出端连接所述处理器6；所述基准电压源5为单片机输出的内部基准电压源5；所述处理器6执行Vref＝(Din/Drefint)*Vrefint和Vobj实＝(Dobj/Din)*Vref的计算后输出采样信号的模拟量Vobj实，其中Vref为参考电压模拟量，Dobj为第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高单片机模数转换精度的电路，其特征在于，包括第一模数转换器、第二模数转换器和一处理器；所述第一模数转换器输入端连接一采样信号和一参考电压源，输出端连接所述处理器；所述第二模数转换器输入端连接一基准电压源和所述参考电压源，输出端连接所述处理器；所述基准电压源为单片机输出的内部基准电压源；所述处理器执行Vref＝(Din/Drefint)*Vrefint和Vobj实＝(Dobj/Din)*Vref的计算后输出采样信号的模拟量Vobj实，其中Vref为参考电压模拟量，Dobj为第一模数转换器的输出结果，Drefint为第二模数转换器的输出结果，Vrefint为基准电压源的模拟量，Din为模数转换的满量程数字量。

【技术特征摘要】
1.一种提高单片机模数转换精度的电路，其特征在于，包括第一模数转换
器、第二模数转换器和一处理器；所述第一模数转换器输入端连接一采样信号
和一参考电压源，输出端连接所述处理器；所述第二模数转换器输入端连接一
基准电压源和所述参考电压源，输出端连接所述处理器；所述基准电压源为单
片机输出的内部基准电压源；所述处理器执行Vref＝(Din/Drefint)*Vrefint和
Vobj实＝(Dobj/Din)*Vref的计算后输出采样信号的模拟量Vobj实，其中Vref为
参考电压模拟量，Dobj为第一模数转换器的输出结果，Drefint为第二模数转换
器的输出结果，Vrefint为基准电压源的模拟量，Din为模数转换的满量程数字量。
2.根据权利要求1所述的提高单片机模数转换精度的电路，其特征在于，
所述参考电压源为单片机的供电电压。
3.根据权利要求1或2所述的提高单片机模数转换精度的电路，其特征在
于，所述第一模数转换器、第二模数转换器和处理器均为所述单片机内部模块。
4.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄震旦，刘春华，张玉清，陈美淋，
申请(专利权)人：深圳市思达仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44