[发明专利]一种单片机控制的滞回电压比较器

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，具体涉及一种具有隔离功能而且门槛电压值可调的滞回电压比较器电路。

背景技术

目前在电子测量技术领域，一些信号变换器如滞回电压比较器，在波形转换、噪声抑制以及抗干扰方面用途广泛。为实现滞回电压比较器的门槛电压值连续可调，常用的方法是通过单片机编程软件来实现，但这种单片机编程软件实现方法往往带来单片机负担过重的问题。此外，因为单片机要处理键盘信息，还要显示过程数据，这样单片机的实时性就很难保证，也会影响到转换器的性能。因此，可选方案是，滞回电压比较器由硬件实现，而单片机则负责处理键盘、显示以及其它信息。

高校实验室实验设备品种繁多，相互之间没有相关性，彼此孤立。比如单片机课程实验设备的被控对象通常是数字电路，而滞回电压比较器是模拟电子技术课程开设的实验，这两种实验设备分布在不同的实验室。这样往往造成设备利用率低，资源浪费严重，现有设备不能满足学生的综合设计需要。而大学电气专业，前期课程有电子技术，同学们做过滞回电压比较器的实验，后期有单片机课程。如果能够设计综合实验，使前期课程和后期课程有很好的衔接，这样使学生们既能学好当前知识又能巩固前面的知识，同时还能进一步改善实践教学效果。

专利号为ZL2010102156853的发明专利申请案提出了一种门槛电压值可调的滞回电压比较器电路，但是该发明专利申请案中没有实现单片机电路和滞回电压比较器电路的隔离。在实际应用中，滞回电压比较器电路经常会与某个被控对象连在一起使用，单片机电路还要控制很多被控对象。这样，一旦被控对象出现问题，就会损害单片机电路，最终导致整个系统无法工作。

发明内容

鉴于现有技术的上述不足，本发明提供一种单片机控制的滞回电压比较器，其具有电路隔离功能，且门槛电压值可调，有着很好的应用前景。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单片机控制的滞回电压比较器，其包括：键盘显示电路、单片机、线性光电耦合电路1、线性光电耦合电路2、D/A转化电路1、D/A转化电路2、数字光电耦合电路和正反馈电压比较器。

其中，所述键盘显示电路用来设定门槛电压和回差值，并将所设定的门槛电压和回差值输入到单片机，由单片机进行处理和运算；

所述单片机用于进行信号处理和运算，并将处理和运算后的结果输出到D/A转化电路1和D/A转化电路2；

所述D/A转化电路1和D/A转化电路2将单片机输出的结果转化成模拟信号后，分别输入线性光电耦合电路1和线性光电耦合电路2中，通过线性光电耦合电路1和线性光电耦合电路2两个隔离电路后，分别输出V1和VR的电压值；

所述正反馈电压比较器接收线性光电耦合电路1和所述线性光电耦合电路2输出的电压值V1和VR，并将其中的运算放大器的输出反馈到该正反馈电压比较器的正极，所述正反馈电压比较器的输出电压为V0；

所述数字光电耦合电路用以实现光电隔离，其将所述正反馈电压比较器的输出电压V0反向后得到的电压值V3反馈给单片机。

所述单片机为单片机U2，其选用的型号是MEGA8，用以接收键盘显示电路的输入的信息，并输出显示信息，接收反馈信号V3；所述单片机电源的地线与GND1共地；所述键盘显示电路中还有启动键和停止键。

所述正反馈电压比较器由运算放大器U3、电阻R0、单片机U2、R1、R2、R3，以及双向稳压二极管D1组成；双向稳压二极管D1选择稳压值Uz为5V的稳压管，电路中需要电阻值R2＝R3。

所述数字光电耦合电路由光耦U1、电阻R4、R5以及运算放大器U4组成，其中，运算放大器U4完成阻抗匹配的作用。

所述运算放大器U3和运算放大器U4选用的型号是LM324，采用双电源供电，电源地线与GND2共地。

所述线性光电隔离电路1实现输入等于输出，既V1＝VX，条件是电阻值R20＝R24＝R21，线性光电隔离电路1中的运算放大器选用的型号是LM324，且采用双电源供电，线性光耦选用的型号是HCNR201。

运算放大器U20和运算放大器U21的电源地线与GND1共地，运算放大器U24的电源地线与GND2共地。

当输入VX为正电压时，通过运算放大器U20、线性光耦U22及运算放大器U24，实现输入等于输出，也即V1＝VX；当输入VX为负电压时，通过运算放大器U21、线性光耦U23及运算放大器U24，实现输入等于输出，也即V1＝VX。