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1、技术咨询引进与咨询2003年第8期47压频转换数据采集系统的开发应用包必杰(福建省华厦建筑设计院,福建福州350000)摘要::用压频转换器(VF)实现AD转换其应用电路简单,外围元件性能要求不高,对环境适应能力强,转换速度不低于一般的双积分型AD器件。由VF转换器构造的数据采集系统有很高的性价比。关键词:压频转换器(VF)模数转换(AD)数据采集开发应用前言:VF转换器是把电压信号转变为频率信号压Vin的值,这样就实现了AD转换,定时计数器可的器件,有良好的精度、线性和积分输入特点,他的应用M
2、CS-51单片机内部的定时计数器,这样只要读取用电路简单,外围元件性能要求不高,对环境适应能力计数器的数据便可以进行数据处理了。强,转换速度不低于一般的双积分型AD器件,且价二、VF转换应用系统中的通道结构格较低,因此在一些非快速AD转换过程中,VF转换被测量物理置转换为与其成正比例的频率信号技术倍受青睐。VF转换器与计算机接口有以下特后,送入计算机需经过频率输入通道,而不同应用环点:接口简单,占用计算机硬件资源少。频率信号可境,频率输入通道的结构不尽相同,大致可分为以下几输入微机的任一根IO线或作为中断源及计数输入种
3、:等。抗干扰性能好。VF转换本身是一个积分过1.VF转换器直接与MCS-51单片机相联。这种程,且用VF转换器实现AD转换,就是频率计数过方式比较简单,把频率信号接入单片机的定时计数器程,相当于在计数时间内对频率信号进行积分,因而有输入端即可。如图B-1所示。转强的抗干扰能力。另外可采用光电耦合器连接VF转换器与计算机之间的通道,实现光电隔离。!易于远距离传输。可通过调制进行无线传输或光传输。基于以上这些特点由VF转换器构造的系统可以简化电路,降低成本,提高性价比。一、用VF转换器实现AD转换的方法(图B-1)用V
4、F转换器实现AD转换需要与频率计数器配2、在一些电源干扰大、模拟电路部分容易对单片合使用,电路框图如图A所示:机产生电气干扰等比较恶劣的环境中,为减少干扰可采用光电隔离的方法使VF转换器与单片机无电气联系,如图B-2所示。(图A)原理如下:同时启动频率计数器和定时器,频率计(图B-2)数器用VF转换器输出的频率信号为计数脉冲,定时3、当VF转换器与单片机之间距离较远时需要采器采用基准频率作为定时脉冲,当定时结束时,定时器用线路驱动以提高传输能力,一般可采用串行通讯的产生的输出信号使频率计数器停止计数,这样计数器驱动器和接收
5、器来实现。例如使用RS-422的驱动器的计数值与频率之间的关系是:f=DT和接收器时,允许最大传输距离为120米。如图B-3D:是频率计数器的计数值;T:是定时器的计数时所示,其中SN75194SN75175是RS-422标准的四差分间。线路驱动接收器。由于压频转换器有如下的特性:f=KVinK:为比例系数,Vin:为输入电压。因此,输入电压与计数器的计数值之间的关系是:D=KTVin可见只要知道了D值就可通过计算求出输入电(图B-3)48引进与咨询2003年第8期技术咨询此外,频率输入通道还可采用隔离变压器、
6、光纤或电平,当其为低时,打开RT0位准备计数,当其变为高无线传输等方式,当采用光纤或无线传输时,需配发时启动计数再为低时停止计数并清TR0,取出数据,将送、接收装置。T0置为0,准备下一次计数。三、VF转换器器件选择采样子程序清单如下:VF转换器的主要电特性参数有:∀电源范围;#BEGIN:NOP输入电压范围;∃非线性度;%稳定度;&最大输出频MOVTMOD,#09H率等参数。MOVTL0,#00H一般情况下,电源的范围决定了输入电压的范围,MOVTH0,#00H也就是说电源电压范围越大,输入电压的范
7、围就越大,LOOP1:NOP根据应用系统模拟量的电压范围来设计VF转换器的JBP3.2,LOOP1供电电源。VF转换器的非线性失真很低,器件典型SETBTR0非线性度为:输出频率10KHZ时的非线性度为∋0.LOOP2:NOP003%,随着输出频率的增加,非线性度略有下降。VFJNBP3.2,LOOP2转换器的稳定度一般在∋50PPM(之内,因此VF器LOOP3:NOP件本身受温度的影响很小,当构造成一个系统时,输出JBP3.2,LOOP3频率的波动取决于外围的阻容元件RC。为了提高精
8、CLRTR0度及稳定度,阻容元件要用低温度系数的器件,最好是MOVB.TH0金属膜电阻和聚苯乙稀或聚丙稀电容器。最大输出频MOVA.TL0率的值决定了AD转换的精度,一般而言,输出频率MOVT
