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周至县农广校开展猕猴桃春季田间管理技术培训

? 2018-09-20 16:59 ? 次阅读

[一]。前言

如果从数据来看,去年IPO的数量大概是一千多亿,再融资和减持是万亿量级,我们通过规范减持政策,收紧再融资,为IPO腾出空间,这就为资本市场配置资金,更多地支持实体经济,所谓的强实抑虚腾出了很大的空间。

在用单片机制作的变送器类和控制器类的仪表中,需要输出1—5V或4—20mA的直流信号的时候,通常采用专用的D/A芯片,一般是每路一片。当输出信号的精度较高时,D/A芯片的位数也将随之增加。在工业仪表中,通常增加到12位。12位D/A的价格目前比单片机的价格要高得多,占用的接口线数量也多。尤其是在需隔离的场合时,所需的光电耦合器数量与接口线相当,造成元器件数量大批增加,使体积和造价随之升高。如果在单片机控制的仪表里用PWM方式完成D/A输出,将会使成本降低到12位D/A芯片的十分之一左右。我们在S系列流量仪表中采用了这种方式,使用效果非常理想。下面介绍一下PWM方式D/A的构成原理。

[二]。电路原理

一般12位D/A转换器在手册中给出的精度为±1/2LSB,温度漂移的综合指标在20—50ppm/℃,上述两项指标在0.2级仪表中是可以满足要求的,下面给出的电路可以达到上述两项指标。

图1中的T是固定宽度,τ的宽度是可变的。τ分为5000份,每份2us。所以τ的最大值τmax=2×5000=10000us,这就是T的宽度。当τ=T时,占空比为1,Vo=5.000V,τ=0时,Vo=0V。这种脉冲电压经过两级RC滤波后得到的电压可由下式表示:

以单片机控制为中心的高精度PWM式12位D/A电路设计

以单片机控制为中心的高精度PWM式12位D/A电路设计

VM必须是精密电压源。Vo与占空比成正比,且线性较好,这种方式在理论上是很成熟的,但实际应用上还存在一些问题。图2是实际线路,其中单片机可用8098或8031两种常用芯片,VM的数值为5.000V±2mV,D/A与单片机必须是电气隔离的。否则数字脉冲电流产生的干扰会影响D/A精度,从示波器可以看到高达50mV的干扰毛刺电压,因此有必要加光电隔离。经隔离后的脉冲驱动模拟开关CD4053。CD4053是三组两触点模拟开关,由PWM脉冲控制开关的公共接点使之与+5.000V和地接通,在VI得到与单片机输出相一致的PWM波形。该波形经两级RC滤波后由运放构成的电压跟随器输出Vo。其中RC的时间常数一般取RC≥2T,这样两级RC加起来就会得到纹波小于3mV的直流电压,本电路中RC=220ms,如果想进一步减小纹波,可适当提高RC的乘积,但电路的响应速度也会放慢。

以单片机控制为中心的高精度PWM式12位D/A电路设计

用运放做RC滤波器输出的缓冲大有益处。它不仅提高了滤波电路带载能力,而且使线性度得到了提高。通过实验可知,这一级运放的的缓冲作用是保证整个D/A精度和线性度的重要环节。尽管RC滤波器无负载,处在非常理想的条件下工作,但Vo并不完全与占空比成正比。经测试,Vo与理想值有一些误差,如图3所示。

以单片机控制为中心的高精度PWM式12位D/A电路设计

图中的曲线1表示理想值,曲线2表示实测值。由图中可见,曲线2的根部不太理想。这是因为所使用的电容不是纯电容,其中含有一定的电感。在占空比极小时,由于脉冲非常窄,它产生的高次谐波的频率很高,电感对高次谐波的感抗较大,因此在脉冲沿的位置上,尽管电压变化很大,但实际实际给电容充电却很小。这样就在窄脉冲时产生非线性。当采用无感电容时,这种非线性有较大改善,但仍不能完全吻合。由于无感电容容量太小,价格也较高,所以在大时间常数滤波电路中没有实际意义。在实际使用中解决这一问题的方法是舍弃根部非线性部分,只用线性部分,在工业仪表中,标准的信号一般为1—5V或4—20mA。而曲线2的非线性部分在0.4V以下,所以当采用1—5V输出信号时,精度为0.03%完全满足12位D/A要求。

除精度满足要求外,温度特性也必须满足要求。影响温度特性的原因主要是5V精密电源和运算放大器的温度特性。为不使价格太高,选用2DW232精密稳压二极管,运放的电阻与滤波电阻要匹配且温度系数≤25ppm。运算放大器选择温漂≤10uV/℃的均可,一般廉价低温漂运放都可满足这个指标。采用上述措施后D/A的总温度漂为33ppm/℃。

[三]。实测数据

由于这个线路是在0.2级精密仪表中使用的,因此要求线性度和温度特性必须满足要求,另外,这个数据是测量V/I转换后4-20mA电源值与给定电流值之间的误差。这个误差还包含了V/I转换的误差。因此实际的D/A自身的误差比总误差要小。

以单片机控制为中心的高精度PWM式12位D/A电路设计

由以上数据可知,满量程的线性度为0.04%,满量程的温度漂移为0.033%/10℃,系统响应时间约为2.2s,输出信号与标准值相差0.1%时所用的时间为11s。

[四]。结束语?

上面所介绍的D/A电路结构简单,原理易懂,在8098及8031单片机上都可以应用,笔者采用8098单片机的四路高速输入输出同时控制四路精密D/A输出。后面加一级V/I转换电路,构成标准的4—20mA电流输出,电路经一年多的现场实际应用,效果很好,适于目前0.2级仪表的全部要求。

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在单片机中,C语言的数据存储与程序编写需要哪些基...

一、五大内存分区 内存分成5个区,它们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

发表于 2018-09-20 19:41 ? 538次阅读
在单片机中,C语言的数据存储与程序编写需要哪些基...

一文教你制作AT单片机的串口ISP下载线

先说一下两种单片机下载程序是要用到的引脚:STC的下载引脚为P3.0、P3.1,也就是RXD和TXD...

发表于 2018-09-20 14:30 ? 487次阅读
一文教你制作AT单片机的串口ISP下载线

PLC与单片机有什么不同

PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统,是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品。有较强的通用性...

发表于 2018-09-20 14:11 ? 234次阅读
PLC与单片机有什么不同

一文教你用51单片机做蓝牙开关

首先是蓝牙APP, 易安卓编写的,说编写其实我只是修改了其中的一些内容,两张界面和代码截图,非常简单...

发表于 2018-09-20 08:38 ? 1021次阅读
一文教你用51单片机做蓝牙开关

一文教你避免单片机熔丝位锁死

初学AVR的人难免会碰到心爱的单片机熔丝位锁死,直接罢工的烦恼。绝大部分情况是我们的工作时钟源设置错...

发表于 2018-09-20 09:46 ? 371次阅读
一文教你避免单片机熔丝位锁死

一文看懂单片机与PLC程序设计的区别

单片机与PLC编程的区别 单片机与PLC的程序设计有很大的区别,单片机的全部程序都是用户设计的,PL...

发表于 2018-09-20 07:39 ? 477次阅读
一文看懂单片机与PLC程序设计的区别

单片机设计经验总结(干扰抑制元件及抗干扰能力的主...

单片机设计要注意的事项总结 1.降低外时钟频率 外时钟是高频的噪声源,除能引起对本应用系统的干扰之外...

发表于 2018-09-20 07:27 ? 500次阅读
单片机设计经验总结(干扰抑制元件及抗干扰能力的主...

新手学习单片机的首选:51单片机

学什么单片机最有前途? 这是单片机初学者经常问的问题。对于这个问题,我想没有人敢下定论。因为每一种单...

发表于 2018-09-20 07:21 ? 466次阅读
新手学习单片机的首选:51单片机

51单片机指令助记符及其相关符号的记忆方法

增量 INC-Incremect减量 DNC-Decrement短转移 SJMP-Short jum...

发表于 2018-09-20 08:03 ? 420次阅读
51单片机指令助记符及其相关符号的记忆方法

标准信号定为4~20mA的原因是什么?

4~20mA.DC(1~5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC)过程控制系统用模拟信号标准。

发表于 2018-09-20 14:31 ? 196次阅读
标准信号定为4~20mA的原因是什么?

跑马灯和流水灯的区别是什么?单片机如何控制LED...

弄清楚跑马灯的显示状态后可以开始进行设计了, 在日常的跑马灯设计电路中LED灯一般接为这两种形式...

发表于 2018-09-20 16:24 ? 494次阅读
跑马灯和流水灯的区别是什么?单片机如何控制LED...

单片机和嵌入式的概念

发表于 2018-09-20 11:21 ? 198次阅读
单片机和嵌入式的概念

基于AT89C51单片机下的引脚说明及引脚图

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单...

发表于 2018-09-20 14:56 ? 679次阅读
基于AT89C51单片机下的引脚说明及引脚图

单片机想入门应该怎么学?请记住以下几点

单片机应用的核心技术是什么?是按键,数码管,流水灯,串口。是它们的程序框架。按键和数码管是输入是...

发表于 2018-09-20 14:34 ? 851次阅读
单片机想入门应该怎么学?请记住以下几点

基于单片机下Watchdog之浅析

单片机的watchdog一般都有两个,一个是独立看门狗IWDG,一个是窗口看门狗WWDG。

发表于 2018-09-20 14:19 ? 470次阅读
基于单片机下Watchdog之浅析

基于单片机读取外部电压ADC阻抗匹配问题之浅析

单片机的基准电压一般为3.3V,如果外部信号超过了AD测量范围,可以采用电阻分压的方法,但是要注意阻...

发表于 2018-09-20 08:34 ? 809次阅读
基于单片机读取外部电压ADC阻抗匹配问题之浅析

uCOS-II的介绍和uCOS-II在单片机使用...

早在20世纪60年代,就已经有人开始研究和开发嵌入式操作系统。但直到最近,它才在国内被越来越多的提及...

发表于 2018-09-20 15:53 ? 641次阅读
uCOS-II的介绍和uCOS-II在单片机使用...

基于STM32单片机SPWM逆变电源模块的详细资...

本模块可以将4.5V到35V的直流输入电压转换成±4.5V-±35V的交流电压,模块采用STM32F...

发表于 2018-09-20 15:35 ? 855次阅读
基于STM32单片机SPWM逆变电源模块的详细资...

AVR单片机十日通:关于中断及中断键盘应用的介绍...

欣世纪电子阿迪老师单片机系列视频教程之《AVR单片机十日通》,这是第六日:中断及中断键盘应用,非常重...

发表于 2018-09-20 11:39 ? 299次阅读
AVR单片机十日通:关于中断及中断键盘应用的介绍...

基于51单片机下红外遥控小车程序原理

下面是一款Android手机通过蓝牙模块与单片机通信单片机程序,单片机可以使用以下51单片机:AT8...

发表于 2018-09-20 08:31 ? 1240次阅读
基于51单片机下红外遥控小车程序原理

基于Atmel AVR单片机的无线图像侦检系统设...

2011 ATMEL AVR 校园设计大赛--基于Atmel AVR单片机的无线图像侦检系统

发表于 2018-09-20 05:08 ? 296次阅读
基于Atmel AVR单片机的无线图像侦检系统设...

AVR单片机十日通:介绍AVR单片机软硬件配置(...

欣世纪电子阿迪老师单片机系列视频教程之《AVR单片机十日通》,这是第一日:AVR单片机软硬件配置入门...

发表于 2018-09-20 04:03 ? 290次阅读
AVR单片机十日通:介绍AVR单片机软硬件配置(...

单片机调试方法浅析

其电路很简单,一个LED通过限流电阻接到VCC电源。I/O设置为输出方式。我们可以用下面的宏来定义L...

发表于 2018-09-20 16:02 ? 569次阅读
单片机调试方法浅析

基于STC单片机发热、复位问题之浅析

最近有个项目,需要一个继电器,接收到低电平就动作,用的STC15W104、使用的市面上的开关电源5V...

发表于 2018-09-20 15:09 ? 422次阅读
基于STC单片机发热、复位问题之浅析

模拟电路、传统数字电路与单片机有什么区别

相比较于模拟电路的误差,数字电路精确度得到很大的提高,单片机本质上也是数字电路,但与我们平常所说的传...

发表于 2018-09-20 14:04 ? 692次阅读
模拟电路、传统数字电路与单片机有什么区别

STM32F103系列单片机最实用看门狗的详细资...

事情很简单先前做的一款采集数据的产品不知道为何异常,陷入死循环然后“死机”,分析了很多次,没发现原因...

发表于 2018-09-20 10:16 ? 540次阅读
STM32F103系列单片机最实用看门狗的详细资...

晶振电路中为什么用22pf或30pf的电容

有些用于工控的项目,建议不要用无源晶振的方法来起振,而是直接接有源晶振。也是主要由于无源晶振需要起振...

发表于 2018-09-20 09:29 ? 1589次阅读
晶振电路中为什么用22pf或30pf的电容

七种复位电路的介绍和复位电路几种设计详细概述

复位源是导致单片机内部复位操作的源泉,大致可分为七种:上电复位(POR)﹑人工复位(MRST)﹑电源...

发表于 2018-09-20 18:45 ? 695次阅读
七种复位电路的介绍和复位电路几种设计详细概述

电流环路变送器接口的基础知识

Leddar光学飞行时间感测技术最初是由位于加拿大魁北克城的国家光学研究所(INO)发明,是光学感测...

发表于 2018-09-20 13:39 ? 1503次阅读
电流环路变送器接口的基础知识
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