提高模擬量采集裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于模數(shù)轉(zhuǎn)換【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高模擬量采集裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的方法，該方法通過將計(jì)算程式Va=Vd*Vref/(2n-1)中的Vref作為變量，由獨(dú)立的電壓測(cè)量裝置測(cè)試實(shí)際的參考電壓Vref，并由上位機(jī)通過其通信端口把實(shí)際測(cè)試得到的參考電壓Vref傳遞至該計(jì)算程式中計(jì)算。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：由于Vref的測(cè)量由獨(dú)立的電壓測(cè)量裝置測(cè)量，計(jì)算式中的Vref的精度取決于所述的獨(dú)立電壓測(cè)量裝置，根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合，該電壓測(cè)量裝置的精度可以達(dá)到1mv或以上，可以滿足12位及以上的ADC轉(zhuǎn)換精度的需求，采集裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度大為提高，避免了采用昂貴的高精度電源以達(dá)到Vref的高精度，該方法步驟簡(jiǎn)單成本較低。
【專利說明】提高模擬量采集裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于模數(shù)轉(zhuǎn)換【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高模擬量采集裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在控制領(lǐng)域需要采集各種各樣的模擬量，如電壓、電流、溫度、濕度等等，為數(shù)據(jù)分析方便，一般均采用單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。對(duì)于各種模擬量，為處理方便，經(jīng)過各種電路的轉(zhuǎn)換，最終均表現(xiàn)為電壓量的方式，由ADC (模數(shù)變換器)采樣、量化、編碼，變成2進(jìn)制的形式，以便單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和處理。
[0003]ADC轉(zhuǎn)換完成后形成的數(shù)字量為:
Vd=Vin/Vref*(2n-l)(I)
式中，Vd: ADC轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)量值；
Vin:為待采集的模擬量轉(zhuǎn)換為電壓量后的電壓值；
Vref:為ADC的參考電壓； n:為ADC編碼的位數(shù)。
[0004]經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換后 ，模擬量轉(zhuǎn)換成了 2進(jìn)制的數(shù)據(jù)，單片機(jī)能夠識(shí)別。但這些只是2進(jìn)制，還不是實(shí)際模擬量的數(shù)值，為適合數(shù)據(jù)處理，還需要轉(zhuǎn)換成實(shí)際的電壓量:
Va=Vd*Vref a/(2n-l)(2)
所存在的問題是:根據(jù)ADC的原理，在ADC轉(zhuǎn)換過程中，實(shí)際的待轉(zhuǎn)換的電壓量和參考電壓(Vref)是逐次比較后得到的2進(jìn)制序列，式(I)中的Vref是實(shí)際的參考電壓，而式(2)中的Vrefa是實(shí)際參考電壓的理論值，可以理解為是一個(gè)常量。比如有個(gè)ADC的參考電壓是5V，那么我們認(rèn)為理論值就是5V，我們?cè)趩纹瑱C(jī)中運(yùn)算式(2)時(shí)，式中的Vrefa就等于5V，但式(I)中的Vref是實(shí)際值，總是有個(gè)誤差存在，如果此時(shí)參考電壓的精度是1%，則實(shí)際電壓是4.95V—5.05V。那么，我們即使不考慮ADC本身的精度，僅僅參考電壓就帶來了 1%的誤差，這在高精度的ADC中是難以接受的。
[0005]通常解決這個(gè)問題的方法是提高電源的精度。如果ADC的參考電壓是5V，參見下
表中ADC量化數(shù)據(jù)和精度關(guān)系:_
【權(quán)利要求】
1.一種提高模擬量采集裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的方法，涉及既有的模擬量采集裝置，由ADC、參考電源、單片機(jī)以及存儲(chǔ)器組成，所述參考電源和單片機(jī)分別與所述ADC連接，其特征在于:所述ADC將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字量形式，轉(zhuǎn)換中所用的計(jì)算程式為: Vd=Vin/Vref*(2n-l)(I) 計(jì)算程式(I)中，Vd為所述ADC轉(zhuǎn)換完成后的二進(jìn)制數(shù)字量；Vin為采集的模擬量轉(zhuǎn)換為電壓量后的電壓值；Vref為所述ADC獲得的所述參考電源的參考電壓；n*ADC編碼的位數(shù)； 將所述二進(jìn)制數(shù)字量Vd傳輸至所述單片機(jī)中，在所述單片機(jī)中設(shè)定計(jì)算程式(2)，以將所述二進(jìn)制數(shù)字量Vd轉(zhuǎn)換成實(shí)際的電壓量Va，所述計(jì)算程式(2 )為: Va=Vd^Vrefa/(2n-l)(2) 其中所述計(jì)算程式(2 )中的所述參考電源的參考電壓Vref a作為變量使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高模擬量采集裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的方法，其特征在于所述計(jì)算程式(2)中的參考電壓Vrefa是在所述模擬量采集裝置校準(zhǔn)時(shí)，在其外圍增設(shè)相互連接的電壓測(cè)量裝置和上位機(jī)，使所述電壓測(cè)量裝置與所述參考電源連接，使所述上位機(jī)的通信端口與所述單片機(jī)相連接，之后通過所述電壓測(cè)量裝置測(cè)得實(shí)際的參考電壓Vrefa，由所述上位機(jī)通過其通信端口把實(shí)際測(cè)試得到的參考電壓Vref a傳遞至所述單片機(jī)中，完成計(jì)算程式(2)的計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高模擬量采集裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的方法，其特征在于由所述上位機(jī)通過其通信端口把實(shí)際測(cè)試得到的參考電壓Vrefa傳遞至所述單片機(jī)中，并以浮點(diǎn)數(shù)，4字節(jié)形式存儲(chǔ)于與所述單片機(jī)相連的存儲(chǔ)器中。
【文檔編號(hào)】H03M1/12GK103634009SQ201310661556
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】葉建忠 申請(qǐng)人:上海貝電實(shí)業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司