一种提高单片机模数转换精度的电路制造技术

本发明专利技术提供了一种提高单片机模数转换精度的电路，主要包括单片机U6、放大器U4、比较器U5、模拟开关U1、模拟开关U2、模拟开关U3、积分电容C1。本发明专利技术是一种基于单片机系统计数器、外部通用放大器、模拟开关和阻容元件组成的高精度模数转换电路，采集精度能够达到2

【技术实现步骤摘要】
一种提高单片机模数转换精度的电路
本专利技术属于采集信号处理
，尤其是涉及一种提高单片机模数转换精度的电路。
技术介绍
在高压共轨燃油系统控制中，模拟量的采集精度是影响系统控制品质的关键技术之一。目前常用的方法是用单片机系统自身的模数转换通道进行数据采集，其采集精度能够达到210＝1024个单位，这样的采集精度不能满足精确的测试的需求，一般情况下都需要扩展高精度的A/D模数转换专用芯片，以此来提高采集分辨率，达到高精度的控制。但这会使控制系统的成本增加，而且由于扩展的芯片一般都需要并行或串行接口进行处理，对单片机的接口资源比较浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种提高单片机模数转换精度的电路，有效弥补了单片机系统A/D转换方面的限制，且节约成本和单片机接口资源。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种提高单片机模数转换精度的电路，主要包括单片机U6、放大器U4、比较器U5、模拟开关U1、模拟开关U2、模拟开关U3、积分电容C1，当采集电压信号大于0时，输入信号Uin通过限流电阻R1连接到模拟开关U1的输入脚，经模拟开关U1的输出脚连接到充电电阻R2的一端，充电电阻R2的另一端同时连接到积分电容C1的一端、模拟开关U2的输入脚、放大器U4的负输入脚、保护二级管D1的负端、放电电阻R4的一端；保护二级管D1的正端同时和放大器U4的正输入脚、对地电阻R6的一端、对地电容C2的一端相连，对地电阻R6、对地电容C2的另一端连接到电源地；放大器U4的输出脚和保护电阻R7一端相连，保护电阻R7的另一端同时和积分电容C1的另一端、比较器U5的负输入脚、泄流电阻R5的一端、差模电容C3的一端相连，泄流电阻R5的另一端和模拟开关U2的输出脚相连；差模电容C3的另一端和比较器U5的正输入脚、对电阻R10的一端、反馈电阻R9的一端相连；反馈电阻R9的另一端和上拉电阻R8的一端、单片机U6的中断输入脚INT相连，上拉电阻R8的另一端连接到+5V；所述模拟开关U1、模拟开关U2、模拟开关U3的控制脚分别连接到单片机U6的out1脚、out2脚、out3脚；放电电阻R4的另一端连接到模拟开关U3的输入脚，模拟开关U3的输出脚和限流电阻R3的一端、稳压管Z1的正端连接，限流电阻R3的另一端连接到电源-5V上，稳压管Z1的负端连接到电源地；当采集电压信号等于或小于零时，所述限流电阻R1连接输入信号Uin的一端连接负电压转换辅助电路的输出端。进一步的，所述负电压转换辅助电路主要包括放大器U6和放大器U7，输入电压Uin0通过负端电阻R11连接到放大器U6的正输入脚，放大器U6的负输入脚通过接地电阻R12连接到电源地，放大器U6的负输入脚同时通过反馈电阻R15连接到其输出脚、分压电阻R18的一端；基准电压Uref通过输入电阻R13连接到放大器U7的负输入端、反馈电阻R16的一端，反馈电阻R16的另一端连接到放大器U7的输出端、分压电阻R17的一端，放大器U7的正输出端通过接地电阻R14接地；分压电阻R18的另一端和分压电阻R17的另一端相连输出信号Uout0。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术是一种基于单片机系统计数器、外部通用放大器、模拟开关和阻容元件组成的高精度模数转换电路，采集精度能够达到216＝65535个单位，比单片机自带10位A/D模数转换通道的精度提高64倍，有效弥补了单片机系统A/D转换方面的限制，拓展了单片机系统产品的应用前景。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的系统电路；图2为本专利技术实施例所述的负电压转换辅助电路；图3为本专利技术实施例所述的转换逻辑图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术实施例一种提高单片机模数转换精度的电路，如图1所示，主要由单片机U6、放大器U4、比较器U5、模拟开关U1、模拟开关U2、模拟开关U3、积分电容C1和电阻、电容元件等组成，输入信号Uin通过限流电阻R1连接到模拟开关U1的输入脚1，经模拟开关U1的输出脚2连接到充电电阻R2的一端，充电电阻R2的另一端同时连接到积分电容C1的一端、模拟开关U2的输入脚1、放大器U4的负输入脚、保护二级管D1的负端、放电电阻R4的一端；保护二级管D1的正端同时和放大器U4的正输入脚、对地电阻R6的一端、对地电容C2的一端相连，对地电阻R6、对地电容C2的另一端连接到电源地；放大器U4的输出脚和保护电阻R7一端相连，保护电阻R7的另一端同时和积分电容C1的另一端、比较器U5的负输入脚、泄流电阻R5的一端、差模电容C3的一端相连，泄流电阻R5的另一端和模拟开关U2的输出脚2相连；差模电容C3的另一端和比较器U5的正输入脚、对电阻R10的一端、反馈电阻R9的一端相连；反馈电阻R9的另一端和上拉电阻R8的一端、单片机U6的中断输入脚INT相连，上拉电阻R8的另一端连接到电容+5V。模拟开关U1的控制脚3连接到单片机U6的out1脚，模拟开关U2的控制脚3连接到单片机U6的out2脚，模拟开关U3的控制脚3连接到单片机U6的out3脚；放电电阻R4的另一端连接到模拟开关U3的输入脚1，模拟开关U3的输出脚2和限流电阻R3的一端、稳压管Z1的正端连接，限流电阻R3的另一端连接到电源-5V上，稳压管Z1的负端连接到电源地。图2为该提高单片机模数转换精度的电路的负电压转换辅助电路，如果系统转换过程中需要采集等于或小于零的电压，需要增加如下此辅助电路：输入电压Uin0通过负端电阻R11连接到放大器U6的正输入脚，放大器U6的负输入脚通过接地电阻R12连接到电源地，放大器U6的负输入脚同时通过反馈电阻R15连接到其输出脚、分压电阻R18的一端；基准电压Uref通过输入电阻R13连接到放大器U7的负输入端、反馈电阻R16的一端，反馈电阻R16的另一端连接到放大器U7的输出端、分压电R17的一端，放大器U7的正输出端通过接地电阻R14接地；分压电阻R18的另一端和分压电阻R17的另一端相连输出信号Uout0，此时，输出信号Uout0通过限流电阻R1连接到模拟开关U1的输入脚1。图3为该处理电路的工作过程逻辑图，共包括以下四个过程：1)初始化过程t0时刻Out1输出高电平，选通模拟开关U2，积分电容C1两端通过模拟开关U2、泄流电阻R5进行放电，到t1时刻，放电完成，放大器U4输出电压信号U3-变为零电压，比较器U5的输出信号U3_out变为高电平，单片机U6的INT端接收到可以进行采样的中断，完成电路初始化；2)充电过程t2时刻Out2输出高电平，选通模拟开关U1，输入电压信号Uin通过限流电阻R1、模拟开关U1、充电电阻R2给积分电容C1进行充电，放大器U4的输出电压信号U3-逐渐变小，整个充电时间持续T1，到t3时刻，充电过程结束，Out2输出低电平，Out3输出高电平；3)放电过程t3时刻Out3输出高电平，选通模拟开关U3，积分电容C1通过放电电阻R4、模拟开关U3、限流电阻R3对基准电压Uref进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高单片机模数转换精度的电路，其特征在于：主要包括单片机U6、放大器U4、比较器U5、模拟开关U1、模拟开关U2、模拟开关U3和积分电容C1，当采集电压信号大于0时，输入信号Uin通过限流电阻R1连接到模拟开关U1的输入脚，经模拟开关U1的输出脚连接到充电电阻R2的一端，充电电阻R2的另一端同时连接到积分电容C1的一端、模拟开关U2的输入脚、放大器U4的负输入脚、保护二级管D1的负端、放电电阻R4的一端；保护二级管D1的正端同时和放大器U4的正输入脚、对地电阻R6的一端、对地电容C2的一端相连，对地电阻R6、对地电容C2的另一端连接到电源地；放大器U4的输出脚和保护电阻R7一端相连，保护电阻R7的另一端同时和积分电容C1的另一端、比较器U5的负输入脚、泄流电阻R5的一端、差模电容C3的一端相连，泄流电阻R5的另一端和模拟开关U2的输出脚相连；差模电容C3的另一端和比较器U5的正输入脚、对电阻R10的一端、反馈电阻R9的一端相连；反馈电阻R9的另一端和上拉电阻R8的一端、单片机U6的中断输入脚INT相连，上拉电阻R8的另一端连接到+5V；所述模拟开关U1、模拟开关U2、模拟开关U3的控制脚分别连接到单片机U6的out1脚、out2脚、out3脚；放电电阻R4的另一端连接到模拟开关U3的输入脚，模拟开关U3的输出脚和限流电阻R3的一端、稳压管Z1的正端连接，限流电阻R3的另一端连接到电源‑5V上，稳压管Z1的负端连接到电源地；当采集电压信号等于或小于零时，所述限流电阻R1连接输入信号Uin的一端连接负电压转换辅助电路的输出端。...

【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：主要包括单片机U6、放大器U4、比较器U5、模拟开关U1、模拟开关U2、模拟开关U3和积分电容C1，当采集电压信号大于0时，输入信号Uin通过限流电阻R1连接到模拟开关U1的输入脚，经模拟开关U1的输出脚连接到充电电阻R2的一端，充电电阻R2的另一端同时连接到积分电容C1的一端、模拟开关U2的输入脚、放大器U4的负输入脚、保护二级管D1的负端、放电电阻R4的一端；保护二级管D1的正端同时和放大器U4的正输入脚、对地电阻R6的一端、对地电容C2的一端相连，对地电阻R6、对地电容C2的另一端连接到电源地；放大器U4的输出脚和保护电阻R7一端相连，保护电阻R7的另一端同时和积分电容C1的另一端、比较器U5的负输入脚、泄流电阻R5的一端、差模电容C3的一端相连，泄流电阻R5的另一端和模拟开关U2的输出脚相连；差模电容C3的另一端和比较器U5的正输入脚、对电阻R10的一端、反馈电阻R9的一端相连；反馈电阻R9的另一端和上拉电阻R8的一端、单片机U6的中断输入脚INT相连，上拉电阻R8的另一端连接到+5V；所述模拟开...

【专利技术属性】
技术研发人员：白思春，褚全红，杨薇，李向荣，姜承赋，吕慧，张春，焦玉琴，龚思扬，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津,12