[发明专利]模数转换和数模转换自校准方法和应用该方法的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及模数转换和数模转换技术领域，尤其涉及模数转换和数模转换自校准方法和应用该方法的控制系统。

背景技术

现有控制系统中，有一种同时具有模数转换模块(ADC)和数模转换模块(DAC)的控制系统，如图1所示，该系统包括处理器101、数模转换模块(DAC)102、模数转换模块(ADC)103、被控设备104。该系统的工作过程如下：处理器101将数字量控制信号Data1传送给DAC102，DAC102在处理器的控制下将Data1转换为模拟量输出信号Ui1，并输出到被控设备104，以控制被控设备；ADC103在处理器101的控制下采集被控设备104反馈的模拟量Ui2，将其转化为数字量反馈信号Data2传送给处理器101，处理器101根据Data2及内置的算法进行一系列数据处理，得到控制效果更好的新的数字量控制信号Data1，实现对外部设备的闭环控制。为了消除上述系统的闭环控制误差，提高控制精度，需要对系统进行校准，其中主要是对DAC和ADC的校准。

现有技术采用的校准方法为分别对DAC和ADC单独校准。首先对DAC进行校准：处理器依次按照预设的采集点对Data1进行取点并输入DAC，利用示波器或相关高精度测量仪器测量DAC的模拟量输出信号Ui1，并将Ui1作为实际输出值进行记录；根据DAC的参考电压Uref1和最大输入值D1，利用DAC转换公式D1/Uref1＝Data1/Ui1’，计算出每个预设的采集点对应的理论输出值Ui1’；将Ui1和Ui1’进行对比及相应的拟合处理，修正DAC的控制输出Ui1以达到需要的要求。然后对ADC进行校准：外部信号源向ADC输入模拟电压信号Ui2，处理器根据预设的采集点对Ui2进行取点，读取并记录每个预设的采集点对应的数字量输出值(即实际输出值)Data2；根据ADC的参考电压Uref2和最大输出值D2，利用ADC转换公式Uref2/D2＝Ui2/Data2’，计算出每个预设的采集点对应的理论输出值Data2’；将对应的Data2’和Data2进行对比及相应的数据处理，根据数据处理结果修正ADC的转换输入Ui2以达到需要的要求。

上述校准方法中，数据记录及数据处理均由人工操作完成，导致其工作量大、效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了模数转换和数模转换自校准方法和应用该方法的控制系统，以解决现有技术存在的工作量大、效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模数转换和数模转换自校准方法，基于一种控制系统，所述系统包括处理器、数模转换模块DAC、模数转换模块ADC、被控设备和选择开关；其中，

所述处理器的输出端与所述DAC的输入端连接，所述控制器的输入端与所述ADC的输出端连接；

所述选择开关用于改变所述DAC、ADC和被控设备之间的连接状态，使所述系统处于校准模式或控制模式；其中，

所述选择开关的第一端口与所述DAC的输出端连接，所述选择开关的第二端口与所述ADC输入端连接，所述选择开关的第三端口与所述被控设备的输入端连接，所述选择开关的第四端口与所述被控设备的输出端连接；

当所述第一端口与所述第二端口连接，所述第一端口与所述第三端口断开，且所述第二端口与所述第四端口断开时，所述系统处于校准模式；当所述第一端口与所述第二端口断开，且所述第一端口与所述第三端口连接，且所述第二端口与所述第四端口连接时，所述系统处于控制模式；

所述方法包括步骤：

所述系统上电，控制所述选择开关，使所述系统处于校准模式；

所述处理器将数字量输入信号输入到所述DAC，并控制所述DAC和ADC依次执行信号转换，由ADC输出实际数字量输出信号；

所述处理器采集并对应记录所述数字量输入信号和实际数字量输出信号；

所述处理器根据所述数字量输入信号、所述DAC的参考电压和所述ADC的参考电压，计算得出理论数字量输出信号；

所述处理器对所述数字量输入信号、实际数字量输出信号和理论数字量输出信号进行分析，得出所述ADC和DAC的修正参数；

所述处理器根据所述修正参数对所述ADC和DAC进行修正。

优选地，所述处理器根据所述修正参数对所述ADC和DAC进行修正之后还包括：控制所述选择开关，使所述系统处于控制模式。

优选地，所述控制所述选择开关包括通过所述处理器自动控制所述选择开关。

优选地，所述控制所述选择开关包括手动控制所述选择开关。