一种低成本高精度直流采样方法 |
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| 申请号 | CN202311613850.4 | 申请日 | 2023-11-29 | 公开(公告)号 | CN117895946A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 信义储电(深圳)有限公司; | 发明人 | 李圣根; 江辉; 吕建明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 电子 工程技术领域，具体是一种低成本高 精度 直流 采样 方法。包括方法如下：第一步，得到一个固定 频率 的3.3V三 角 波；第二步，直流 信号 进行 限幅 调整；第三步，Vsample与三角波接入运放比较得到方波；第四步，配置MCU对方波进行捕获处理；第五步，MCU捕获得到Ton的起始时间；第六步，MCU捕获得到Ton的结束时间；第七步，计算得到Ton时间；第八步，通过matlab工具拟合得到K；第九步，确定Vsample为16位高精度。本发明提供一种使用MCU的ADC功能对直流采样，通过 模数转换 得到数字形式值，通用MCU自带ADC是12位精度，通过优化设计方案可在通用的MCU上把直流采样精度提高到16位的低成本高精度直流采样方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低成本高精度直流采样方法，其特征在于：包括方法如下： |
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| 说明书全文 | 一种低成本高精度直流采样方法技术领域背景技术[0002] 电子产品开发时，涉及到MCU对直流信号进行ADC采样转化；通用低成本MCU自带12位精度采样功能。需要提高到16位采样时，外部增加一个专门的ADC采样芯片；此方案价格比较高；另外软件算法实现的：CN202310095020.0《一种模数转换器采样值精度提高方法、装置、设备及介质》，该专利实现的算法较为复杂，同时可靠性不高。 [0003] 于是，提出了一种低成本高精度直流采样方法。 发明内容[0004] 本发明提供一种使用MCU的ADC功能对直流采样，通过模数转换得到数字形式值，通用MCU自带ADC是12位精度，通过优化设计方案可在通用的MCU上把直流采样精度提高到16位的低成本高精度直流采样方法。 [0005] 本发明所采用的技术方案为：一种低成本高精度直流采样方法，包括方法如下： [0007] S2：第二步，直流信号进行限幅调整：将被测直流信号Vsample的最小值调至大于0V；最大值调至小于3.3V； [0008] S3：第三步，Vsample与三角波接入运放比较得到方波：Vsample接入运放比较器的输入正端；三角波信号接入运放比较器的输入负端，运放供电为3.3V；运放运行工作后输出端产生10000Hz频率的3.3V方波； [0009] S4：第四步，配置MCU对方波进行捕获处理：选取MCU普通16位定时器中Time1，定时器配置步长为1us，对方波进行上升沿与下降沿捕获； [0010] S5：第五步，MCU捕获得到Ton的起始时间：将定时器捕获功能配置为上升沿触发并开始运行工作；当捕获到一个上升沿时，获取到定时器值value1，认为是方波周期的起始值； [0011] S6：第六步，MCU捕获得到Ton的结束时间：获取到起始值后，将定时器捕获功能配置为下降沿触发； [0012] S7：第七步，计算得到Ton时间：当捕获到一个下降沿时，获取到定时器值value2。value1‑value2的差值就是方波高电平保持时间Ton； [0013] S8：第八步，通过matlab工具拟合得到K：高电平保持时间Ton值与Vsample成正比关系，将大量的Ton和Vsample数据通过matlab工具进行拟合计算，得到转换系数K；即Ton*K＝Vsample； [0014] S9：第九步，确定Vsample为16位高精度：Ton的最大值为16位最大值0xFFFF,通过Ton*K＝Vsample，所以Vsample也是16位精度。 [0015] 作为本发明进一步的方案：所述MCU为微处理控制器。 [0016] 作为本发明进一步的方案：所述DAC为微处理控制器的数模转换功能。 [0017] 作为本发明进一步的方案：所述Vsample为直流信号源。 [0018] 作为本发明进一步的方案：所述Time1为微处理控制器的定时器功能。 [0019] 作为本发明进一步的方案：所述Ton为一个方波周期中高电平保持时间。 [0020] 作为本发明进一步的方案：所述K为直流信号源与方波周期中高电平保持时间之间相除得到的系数。 [0021] 本发明的有益效果： [0022] 本发明与外加ADC芯片方案比较：成本更低。 [0024] 图1为本发明一种低成本高精度直流采样方法的高精度直流采样流程图。 [0025] 图2为本发明一种低成本高精度直流采样方法的高精度直流采样示意图。 具体实施方式[0026] 下面对本发明作进一步说明。 [0027] 一种低成本高精度直流采样方法，包括方法如下： [0028] S1：第一步，得到一个固定频率的3.3V三角波：使用MCU自带的DAC功能模块(MCU为微处理控制器，DAC为微处理控制器的数模转换功能)，通过代码设计编写，发出一个频率为10000Hz的3.3V的三角波； [0029] S2：第二步，直流信号进行限幅调整：将被测直流信号Vsample的最小值调至大于0V(Vsample为直流信号源)；最大值调至小于3.3V； [0030] S3：第三步，Vsample与三角波接入运放比较得到方波：Vsample接入运放比较器的输入正端；三角波信号接入运放比较器的输入负端，运放供电为3.3V；运放运行工作后输出端产生10000Hz频率的3.3V方波； [0031] S4：第四步，配置MCU对方波进行捕获处理：选取MCU普通16位定时器中Time1(Time1为微处理控制器的定时器功能)，定时器配置步长为1us，对方波进行上升沿与下降沿捕获； [0032] S5：第五步，MCU捕获得到Ton的起始时间(Ton为一个方波周期中高电平保持时间)：将定时器捕获功能配置为上升沿触发并开始运行工作；当捕获到一个上升沿时，获取到定时器值value1，认为是方波周期的起始值； [0033] S6：第六步，MCU捕获得到Ton的结束时间：获取到起始值后，将定时器捕获功能配置为下降沿触发； [0034] S7：第七步，计算得到Ton时间：当捕获到一个下降沿时，获取到定时器值value2。value1‑value2的差值就是方波高电平保持时间Ton； [0035] S8：第八步，通过matlab工具拟合得到K(K为直流信号源与方波周期中高电平保持时间之间相除得到的系数)：高电平保持时间Ton值与Vsample成正比关系，将大量的Ton和Vsample数据通过matlab工具进行拟合计算，得到转换系数K；即Ton*K＝Vsample； [0036] S9：第九步，确定Vsample为16位高精度：Ton的最大值为16位最大值0xFFFF,通过Ton*K＝Vsample，所以Vsample也是16位精度。 [0037] 本发明与外加ADC芯片方案比较：成本更低。 [0038] 本发明与软件算法方案比较：实现更简单，可靠性更高。 |
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