高精度电压采集方法及装置、电压采集系统与流程

1.本发明涉及信号采集技术领域，具体而言，涉及一种高精度电压采集方法及装置、电压采集系统。


背景技术：

2.在工业生产活动中，存在着大量的仪器仪表信号，输出形式均为模拟量电压信号。例如机器人控制领域的控制系统电柜，空间有限，对于外部传感采集模块能否在保证自身结构小巧，在狭窄空间内准确的，高精度的采集此类信号，是十分重要的。
3.其中，在现有技术中提供了一种应用于工频交流电压子校准的单元和系统，该方案实施时需要板载基准电压芯片，进行自校准时候，还需要使用继电器进行交流输入和基准电压的选择，且进行一次校准后，后续该部分电路使用频率便大幅减少，并且无法省去该电路，导致成本较高。此外，该电路的体积也无法运用在小型化采样场景。
4.另外，在现有技术中还提供了一种过程校验仪，该方案实施高精度电压采样时，需要在ad芯片前级使用运算放大器和电阻电容搭建相关采样电路，设计繁琐且成本高，并且还要在软件端开发相关的闭环反馈算法。开发难度也比较大。
5.此外，在现有技术中还提供了一种具有自动校准功能的模拟量采集电路及其校准方法，该方案也板载了基准电压芯片用于校准，且进行校准时，还要使用多路复用器来将电压基准和被校准电路进行连接。因此硬件成本相对来说要比别的产品更高，且校准完毕后，该部分电路的使用频率将大幅度减弱。
6.上述现有的高精度采样电路提出了较好的解决方案，但每个都稍有不足，均不能够让高精度采样电路保障高精度采样的前提下，即能节省硬件成本，又能让产品的使用空间变小，以适应当前小型化机器人信号采集产品面临的关键问题。
7.针对上述相关技术中高精度采样电路由于结构繁琐，占用空间大，无法满足小型化机器人信号采集需求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

8.本发明实施例提供了一种高精度电压采集方法及装置、电压采集系统，以至少解决相关技术中高精度采样电路由于结构繁琐，占用空间大，无法满足小型化机器人信号采集需求的技术问题。
9.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种高精度电压采集方法，包括：获取电压采集范围，其中，所述电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，所述目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程，其中，所述目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，所述多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；根据所述目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与所述目标电压量程对应的目标增益，其中，所述量程-增益映射关系用于表示所述多个电压量程与对应增益之间的关系，所述目标增益是根据所述电压采集系统中采样芯
片的参考电压确定的数值；在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，所述采样电压是利用零位校准后的所述电压采集系统进行电压采集得到的电压。
10.可选地，在获取电压采集范围之前，该高精度电压采集方法还包括：对所述电压采集系统中的所述采样芯片进行初始化；其中，对所述电压采集系统中的所述采样芯片进行初始化，包括：确定所述电压采集系统上电后，获取所述采样芯片的变量，其中，所述变量至少包括：所述芯片中函数的系数、所述芯片中寄存器的值、所述芯片中寄存器的状态；将所述变量修改为初始值。
11.可选地，获取电压采集范围，包括：响应用户的输入操作，所述输入操作是作用于所述电压采集系统的操作；对所述输入操作进行识别，以得到所述电压采集范围。
12.可选地，在确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程之前，该高精度电压采集方法还包括：确定所述电压采集系统的电压采集范围；对所述电压采集范围进行划分，得到所述电压采集系统的所述多个电压量程。
13.可选地，确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程，包括：确定所述电压范围的最小电压值与最大电压值；将所述最小电压值与所述最大电压值与所述多个电压量程进行匹配，得到所述目标电压量程。
14.可选地，该高精度电压采集方法还包括：对所述电压采集系统进行校准；其中，对所述电压采集系统进行校准，包括：确定所述目标电压量程的最小值；控制所述电压采集系统接入所述最小值的电源，并将所述最小值确定为零位，以对所述电压采集系统进行零位校准。
15.可选地，在控制所述电压采集系统接入所述最小值的电源，并将所述最小值确定为零位，以对所述电压采集系统进行零位校准之后，该高精度电压采集方法还包括：确定所述目标电压量程的最大值；控制所述电压采集系统接入所述最大值的电源，并将所述最大值确定为所述电压采集系统满量程时的满量程校准值，以对所述电压采集系统进行满量程校准。
16.可选地，在在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，该高精度电压采集方法还包括：将所述目标电压值存储至所述采样芯片的寄存器中。
17.可选地，在在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，该高精度电压采集方法还包括：将所述目标电压值发送至预定终端，以利用所述预定终端展示所述目标电压值。
18.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种高精度电压采集装置，包括：第一获取单元，用于获取电压采集范围，其中，所述电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，所述目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；确定单元，用于确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程，其中，所述目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，所述多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；选择单元，用于根据所述目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与所述目标电压量程对应的目标增益，其中，所述量程-增益映射关系用于表示所述多个电压量程与对应增益之间的关系，所述目标增益是根据所述电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值；处
理单元，用于在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，所述采样电压是利用零位校准后的所述电压采集系统进行电压采集得到的电压。
19.可选地，该高精度电压采集装置还包括：初始化单元，用于在获取电压采集范围之前，对所述电压采集系统中的所述采样芯片进行初始化；其中，所述初始化单元，包括：第一确定模块，用于确定所述电压采集系统上电后，获取所述采样芯片的变量，其中，所述变量至少包括：所述芯片中函数的系数、所述芯片中寄存器的值、所述芯片中寄存器的状态；修改模块，用于将所述变量修改为初始值。
20.可选地，所述第一获取单元，包括：响应模块，用于响应用户的输入操作，所述输入操作是作用于所述电压采集系统的操作；识别模块，用于对所述输入操作进行识别，以得到所述电压采集范围。
21.可选地，该高精度电压采集装置还包括：第二确定模块，用于在确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程之前，确定所述电压采集系统的电压采集范围；划分模块，用于对所述电压采集范围进行划分，得到所述电压采集系统的所述多个电压量程。
22.可选地，所述确定单元，包括：第三确定模块，用于确定所述电压范围的最小电压值与最大电压值；匹配模块，用于将所述最小电压值与所述最大电压值与所述多个电压量程进行匹配，得到所述目标电压量程。
23.可选地，该高精度电压采集装置还包括：校准单元，用于对所述电压采集系统进行校准；其中，所述校准单元，包括：第四确定模块，用于确定所述目标电压量程的最小值；控制模块，用于控制所述电压采集系统接入所述最小值的电源，并将所述最小值确定为零位，以对所述电压采集系统进行零位校准。
24.可选地，该高精度电压采集装置还包括：第五确定模块，用于在控制所述电压采集系统接入所述最小值的电源，并将所述最小值确定为零位，以对所述电压采集系统进行零位校准之后，确定所述目标电压量程的最大值；校准模块，用于控制所述电压采集系统接入所述最大值的电源，并将所述最大值确定为所述电压采集系统满量程时的满量程校准值，以对所述电压采集系统进行满量程校准。
25.可选地，该高精度电压采集装置还包括：存储单元，用于在在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，将所述目标电压值存储至所述采样芯片的寄存器中。
26.可选地，该高精度电压采集装置还包括：展示单元，用于在在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，将所述目标电压值发送至预定终端，以利用所述预定终端展示所述目标电压值。
27.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种电压采集系统，所述电压采集系统使用上述中任一项所述的高精度电压采集方法。
28.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的高精度电压采集方法。
29.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的高精度电压采集方法。
30.在本发明实施例中，获取电压采集范围，其中，电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；确定与电压采集范围对应的目标电压量程，其中，目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；根据目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益，其中，量程-增益映射关系用于表示多个电压量程与对应增益之间的关系，目标增益是根据电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值；在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，采样电压是利用零位校准后的电压采集系统进行电压采集得到的电压。通过本发明提供的技术方案，实现了根据待采样电压对应的电压采集范围确定在电压采集系统中的电压量程，进而根据电压量程对应的增益对输入的电压进行处理，以得到高精度电压的目的，简化了采样电路设计时的硬件布线，同时也节约了外围处理电路的成本，占用空间较小，可满足小型化机器人信号采集的需求，进而解决了相关技术中高精度采样电路由于结构繁琐，占用空间大，无法满足小型化机器人信号采集需求的技术问题。
附图说明
31.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
32.图1是本发明实施例的一种高精度电压采集方法的移动终端的硬件结构框图；
33.图2是根据本发明实施例的高精度电压采集方法的流程图；
34.图3是根据本发明实施例的可选的高精度电压采集方法的流程图；
35.图4是根据本发明实施例的高精度电压采集装置的示意图。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
37.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
38.正如背景技术中所介绍的，相关技术中高精度采样电路占用面积大、硬件走线复杂等缺陷。在本发明的实施例中提供了高精度电压采集方法及装置、电压采样系统、计算机可读存储介质以及处理器。
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述。
40.本发明实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种高精度电压采集方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
41.存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的高精度电压采集方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(network interface controller，简称为nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(radio frequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
42.根据本发明实施例，提供了一种高精度电压采集方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
43.图2是根据本发明实施例的高精度电压采集方法的流程图，如图2所示，该高精度电压采集方法包括如下步骤：
44.步骤s202，获取电压采集范围，其中，电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象。
45.可选的，上述目标外围设备可以是用户使用的设备，例如，温度传感器。也可以为其他的设备，在此不作具体限定。
46.可选的，上述电参数可以是额定电压、电阻等参数。
47.例如，在目标外围设备为温度传感器的情况下，可以根据温度传感器的额定电压来确定电压采集系统的电压采集范围。
48.步骤s204，确定与电压采集范围对应的目标电压量程，其中，目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程。
49.在该实施例中，可以预先根据电压采集系统对应的不同外围设备的电参数来对电压采集系统的量程进行划分，得到多个电压量程。
50.步骤s206，根据目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益，其中，量程-增益映射关系用于表示多个电压量程与对应增益之间的关系，目标增益是根据电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值。
51.在该实施例中，可以根据上述确定的目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益。
52.其中，这里的量程-增益映射关系可以通过表格的形式来表示，如下表1，示出了增益与量程之间的对应关系。
53.表1
[0054][0055][0056]
其中，这里在进行量程选择时，用户可粗略估计所需要的电压范围对照量程选择适合自己采集的电压量程范围。量程举例如表1，用户选择完量程后，电压采集系统中的软件可自动匹配不同量程的增益。通过不同的增益将采集进来的电压经过放大或缩小后再传输给ad芯片(即，采样芯片)内的采样电路。每一款ad芯片均需要提供一个采集电压，芯片内部的采样电路耐压范围大多在
±
2.5v。设定将要采样的电压为inputrange，电压采样系统提供给2.5v电压，即将适配的增益为gain。假如要用此种方法采集0-5v范围的电压。电压选择时候，根据表格1的量程对应增益为0.5。将上述值代入公式：input range＝
±
vref/gain。设定gain＝0.5，则inputrange＝5。刚好满足公式计算的值。因此选择合适的量程和匹配增益时，需要通过这样的计算，让计算出的inputrange和表格中选定的量程对应适配，
这样进入ad芯片测量电路的可以使用相同的转换公式，将ad芯片读取到的电压值转换为标准电压，也可提高相应的采样精度。
[0057]
步骤s208，在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，采样电压是利用零位校准后的电压采集系统进行电压采集得到的电压。
[0058]
在该实施例中，可以先对电压采集系统进行零位校准，接着利用零位校准后的电压采集系统对目标外围设备进行电压采集，以得到采样电压；并在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理以得到目标电压值。
[0059]
由上可知，在本发明实施例中，可以先获取电压采集范围，其中，电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；确定与电压采集范围对应的目标电压量程，其中，目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；根据目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益，其中，量程-增益映射关系用于表示多个电压量程与对应增益之间的关系，目标增益是根据电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值；在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，实现了根据待采样电压对应的电压采集范围确定在电压采集系统中的电压量程，进而根据电压量程对应的增益对输入的电压进行处理，以得到高精度电压的目的，简化了采样电路设计时的硬件布线，同时也节约了外围处理电路的成本，占用空间较小，可满足小型化机器人信号采集的需求。
[0060]
因此，通过本发明实施例提供的技术方案，解决了相关技术中高精度采样电路由于结构繁琐，占用空间大，无法满足小型化机器人信号采集需求的技术问题。
[0061]
根据本发明上述实施例，在获取电压采集范围之前，该高精度电压采集方法还可以包括：对电压采集系统中的采样芯片进行初始化；其中，对电压采集系统中的采样芯片进行初始化，包括：确定电压采集系统上电后，获取采样芯片的变量，其中，变量至少包括：芯片中函数的系数、芯片中寄存器的值、芯片中寄存器的状态；将变量修改为初始值。
[0062]
在该实施例中，在利用电压采集系统进行电压采样前，需要先对电压采集系统的采样芯片进行复位，也即是，初始化，例如，可以对采样芯片中的函数进行初始化，也可以对采样芯片中的寄存器进行初始化。
[0063]
图3是根据本发明实施例的可选的高精度电压采集方法的流程图，如图3所示，在确定电压采集系统上电后，可以对ad芯片进行初始化，以确定电压采集系统的采样精度。
[0064]
根据本发明上述实施例，获取电压采集范围，可以包括：响应用户的输入操作，输入操作是作用于电压采集系统的操作；对输入操作进行识别，以得到电压采集范围。
[0065]
在该实施例中，用户可以在电压采集系统上电后，通过触碰电压采集系统的显示屏或物理按键输入所需采集的电压范围；而电压采集系统在感应到输入操作后，会识别输入操作，进而得到电压采集范围。
[0066]
根据本发明上述实施例，在确定与电压采集范围对应的目标电压量程之前，该高精度电压采集方法还包括：确定电压采集系统的电压采集范围；对电压采集范围进行划分，得到电压采集系统的多个电压量程。
[0067]
在该实施例中，可以根据电压采集系统的设计信息来确定电压采集范围，进而根
据电压采集系统可服务的外围设备的电参数对电压采集范围进行划分，以得到电压采集系统的多个电压量程。
[0068]
通过对电压采集范围的细分，可以在进行量程选择时与采样电压比较接近，进而提高采样精度。
[0069]
根据本发明上述实施例，确定与电压采集范围对应的目标电压量程，包括：确定电压范围的最小电压值与最大电压值；将最小电压值与最大电压值与多个电压量程进行匹配，得到目标电压量程。
[0070]
在该实施例中，可以根据电压范围的最小电压值和最大电压值分别与多个电压量程中每一个电压量程的最大值以及最小值进行比对，以选择差值最小的电压量程作为目标电压量程，以提高采样精度。
[0071]
如图3所示，在对ad芯片进行初始化后，可以进行最优增益的选择。其中，最优增益的选择可以通过上述方式实现。
[0072]
根据本发明上述实施例，该高精度电压采集方法还包括：对电压采集系统进行校准；其中，对电压采集系统进行校准，包括：确定目标电压量程的最小值；控制电压采集系统接入最小值的电源，并将最小值确定为零位，以对电压采集系统进行零位校准。
[0073]
由于不同外围设备的采样范围均是不同的。因此，在进行采样前，需要对电压采集系统进行校准。
[0074]
在本发明实施例中，可以通过确定目标电压量程的最小值，基于最小值对电压采集系统进行零位校准。
[0075]
例如，用户选择量程位
±
10v量程，软件默认用户需要测量-10v到+10v的电压。此时用户若进行零位校准，则需要使用量程范围的最低值(-10v)，作为零位，对电压采集模块进行校准。进行零位校准时，用户必须将一个标准的-10v接入测量端，而后执行零位校准命令。执行后，系统将认为此时电压为标准-10v。如图3所示，在选择增益后，会读取用户配置参数，接着判断是否进行零位校准，若是，则进行零位校准。
[0076]
根据本发明上述实施例，在控制电压采集系统接入最小值的电源，并将最小值确定为零位，以对电压采集系统进行零位校准之后，该高精度电压采集方法还包括：确定目标电压量程的最大值；控制电压采集系统接入最大值的电源，并将最大值确定为电压采集系统满量程时的满量程校准值，以对电压采集系统进行满量程校准。
[0077]
在实施例中，可进行满量程校准。进行满量程校准前，必须进行零位校准。以确电压采集系统正确识别量程内最低值和最高值。进行满量程校准时，依旧使用
±
10v量程作为举例。用户在先进行零位校准后，才能进行满量程校准。进行满量程校准时，用户需要给电压采集系统提供一个标准的+10v电压源。而后执行满量程校准命令。执行满量程校准命令后。系统将自动解算零位校准值和满量程校准值用于后续测量。
[0078]
如图3所示，在进行零位校准后，会判断是否需要进行满量程校准；若是，则执行满量程校准指令。
[0079]
需要说明的是，上述两种校准命令适配该电压采集模块所支持的所有量程范围。选择新的范围后，若想获得高精度的测量值，必须执行零位校准命令来和满量程校准命令。
[0080]
因此，通过本发明实施例提供的高精度电压采集方法，系统上电后，用户首先选择需要使用的电压采集范围，然后模块进行相应的初始化进行芯片内部的设置。而后接入标
准电压值进行零位或满量程校准。需要注意的是，若要使用满量程校准。则在执行满量程校准命令前，必须完成零位校准。系统可单独执行零位校准而不执行满量程校准。相比于完全执行零位校准和满量程后。单独执行零位校准命令的测量精度没有执行两个校准命令的测量精度高。校准完成后，便可进行常规采样。
[0081]
经上述两种软件校准流程后，通过芯片便可准确识别选择的量程的最高点和最低点，并自动进行分划处理。普遍的方案都是前级采用运放和电阻电容搭建电压跟随器，电压放大器等，硬件上设计较为繁琐，pcb走线也因为要考虑信号干扰等问题变得复杂。通过该方案，省去了该电路，大大减少了购买前级处理电路的硬件成本，也使得pcb布线较为简单。此种方法在小型化的相关产品中有很大的优势，在保障采样精度的前提下，还减少了pcb板的面积。
[0082]
根据本发明上述实施例，在在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，该高精度电压采集方法还包括：将目标电压值存储至采样芯片的寄存器中。
[0083]
在该实施例中，在得到目标电压值后，可以将目标电压值存储到采样芯片的寄存器中，以便后续查询。
[0084]
根据本发明上述实施例，在在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，该高精度电压采集方法还包括：将目标电压值发送至预定终端，以利用预定终端展示目标电压值。
[0085]
在该实施例中，可以在得到目标电压值后，将目标电压值发送至用户可以查看的终端或上位机，以使得用户可以获取目标电压值。
[0086]
例如，可以将温度传感器接到电压采集系统的采样电路两端，以利用电压采集系统采集输入到温度传感器的目标电压值，从而可以根据电压值与温度值之间的转换关系确定温度传感器的采样误差。
[0087]
需要说明的是，上述方案不仅可以用于小型化、紧凑空间的电压采集方案，相关的空间紧凑型模拟量信号采集模块均可使用、例如电流测模块、热电阻温度测量、热电偶温度测量。
[0088]
通过本发明实施例提供的高精度电压采集方法，可进行量程选择、零位校准、满量程校准结合的软件控制方法，代替了前级的运放等外围硬件电路设计，简化硬件pcb布线，达到在结构紧凑、小型化应用场景下实现高精度电压采集的目的，同步也节约了硬件成本。使得电压采集有了多种量程可选，量程内精度有了显著提高。节约了前级外围处理电路的购买成本，简化了硬件设计时pcb布线。在小型化产品应用上，更能节省空间，在保证高精度采样的情况下节约硬件设计成本。同时解决了现有方案的以下问题：1).高精度采样占用面积大；2).硬件走线复杂；3).电压采集量程选择少；4).前级运放芯片的成本高。
[0089]
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
[0090]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施
例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
[0091]
根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述高精度电压采集方法的高精度电压采集装置，图4是根据本发明实施例的高精度电压采集装置的示意图，如图4所示，该装置包括：第一获取单元41，确定单元43，选择单元45以及处理单元47。下面对该高精度电压采集装置进行说明。
[0092]
第一获取单元41，用于获取电压采集范围，其中，电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象。
[0093]
确定单元43，用于确定与电压采集范围对应的目标电压量程，其中，目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程。
[0094]
选择单元45，用于根据目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益，其中，量程-增益映射关系用于表示多个电压量程与对应增益之间的关系，目标增益是根据电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值。
[0095]
处理单元47，用于在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，采样电压是利用零位校准后的电压采集系统进行电压采集得到的电压。
[0096]
此处需要说明的是，上述第一获取单元41，确定单元43，选择单元45以及处理单元47对应于上述实施例中的步骤s202至步骤s208，各个单元与对应的步骤所实现的实例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。
[0097]
由上可知，本发明上述实施例记载的方案中，可以利用第一获取单元获取电压采集范围，其中，电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；接着利用确定单元确定与电压采集范围对应的目标电压量程，其中，目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；然后利用选择单元根据目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益，其中，量程-增益映射关系用于表示多个电压量程与对应增益之间的关系，目标增益是根据电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值；最后利用处理单元在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，实现了根据待采样电压对应的电压采集范围确定在电压采集系统中的电压量程，进而根据电压量程对应的增益对输入的电压进行处理，以得到高精度电压的目的，简化了采样电路设计时的硬件布线，同时也节约了外围处理电路的成本，占用空间较小，可满足小型化机器人信号采集的需求。
[0098]
因此，通过本发明实施例提供的技术方案，解决了相关技术中高精度采样电路由于结构繁琐，占用空间大，无法满足小型化机器人信号采集需求的技术问题。
[0099]
可选地，该高精度电压采集装置还包括：初始化单元，用于在获取电压采集范围之前，对电压采集系统中的采样芯片进行初始化；其中，初始化单元，包括：第一确定模块，用
于确定电压采集系统上电后，获取采样芯片的变量，其中，变量至少包括：芯片中函数的系数、芯片中寄存器的值、芯片中寄存器的状态；修改模块，用于将变量修改为初始值。
[0100]
可选地，第一获取单元，包括：响应模块，用于响应用户的输入操作，输入操作是作用于电压采集系统的操作；识别模块，用于对输入操作进行识别，以得到电压采集范围。
[0101]
可选地，该高精度电压采集装置还包括：第二确定模块，用于在确定与电压采集范围对应的目标电压量程之前，确定电压采集系统的电压采集范围；划分模块，用于对电压采集范围进行划分，得到电压采集系统的多个电压量程。
[0102]
可选地，确定单元，包括：第三确定模块，用于确定电压范围的最小电压值与最大电压值；匹配模块，用于将最小电压值与最大电压值与多个电压量程进行匹配，得到目标电压量程。
[0103]
可选地，该高精度电压采集装置还包括：校准单元，用于对电压采集系统进行校准；其中，校准单元，包括：第四确定模块，用于确定目标电压量程的最小值；控制模块，用于控制电压采集系统接入最小值的电源，并将最小值确定为零位，以对电压采集系统进行零位校准。
[0104]
可选地，该高精度电压采集装置还包括：第五确定模块，用于在控制电压采集系统接入最小值的电源，并将最小值确定为零位，以对电压采集系统进行零位校准之后，确定目标电压量程的最大值；校准模块，用于控制电压采集系统接入最大值的电源，并将最大值确定为电压采集系统满量程时的满量程校准值，以对电压采集系统进行满量程校准。
[0105]
可选地，该高精度电压采集装置还包括：存储单元，用于在在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，将目标电压值存储至采样芯片的寄存器中。
[0106]
可选地，该高精度电压采集装置还包括：展示单元，用于在在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，将目标电压值发送至预定终端，以利用预定终端展示目标电压值。
[0107]
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种电压采集系统，电压采集系统使用上述中任一项的高精度电压采集方法。
[0108]
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述中任意一项的高精度电压采集方法。
[0109]
可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于通信设备群中的任意一个通信设备中。
[0110]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：获取电压采集范围，其中，电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；确定与电压采集范围对应的目标电压量程，其中，目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；根据目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益，其中，量程-增益映射关系用于表示多个电压量程与对应增益之间的关系，目标增益是根据电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值；在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，采样电压是利用零位校准后的电压采集系统进行电压采集得到的电压。
[0111]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：对电压采集系统中的采样芯片进行初始化；其中，对电压采集系统中的采样芯片进行初始化，包括：确定电压采集系统上电后，获取采样芯片的变量，其中，变量至少包括：芯片中函数的系数、芯片中寄存器的值、芯片中寄存器的状态；将变量修改为初始值。
[0112]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：响应用户的输入操作，输入操作是作用于电压采集系统的操作；对输入操作进行识别，以得到电压采集范围。
[0113]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：确定电压采集系统的电压采集范围；对电压采集范围进行划分，得到电压采集系统的多个电压量程。
[0114]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：确定电压范围的最小电压值与最大电压值；将最小电压值与最大电压值与多个电压量程进行匹配，得到目标电压量程。
[0115]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：确定目标电压量程的最小值；控制电压采集系统接入最小值的电源，并将最小值确定为零位，以对电压采集系统进行零位校准。
[0116]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：确定目标电压量程的最大值；控制电压采集系统接入最大值的电源，并将最大值确定为电压采集系统满量程时的满量程校准值，以对电压采集系统进行满量程校准。
[0117]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：将目标电压值存储至采样芯片的寄存器中。
[0118]
可选地，在本实施例中，计算机可读存储介质被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：将目标电压值发送至预定终端，以利用预定终端展示目标电压值。
[0119]
根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的高精度电压采集方法。
[0120]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0121]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0122]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0123]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0124]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单
元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0125]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0126]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高精度电压采集方法，其特征在于，包括：获取电压采集范围，其中，所述电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，所述目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程，其中，所述目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，所述多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；根据所述目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与所述目标电压量程对应的目标增益，其中，所述量程-增益映射关系用于表示所述多个电压量程与对应增益之间的关系，所述目标增益是根据所述电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值；在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，所述采样电压是利用零位校准后的所述电压采集系统进行电压采集得到的电压。2.根据权利要求1所述的高精度电压采集方法，其特征在于，在获取电压采集范围之前，还包括：对所述电压采集系统中的所述采样芯片进行初始化；其中，对所述电压采集系统中的所述采样芯片进行初始化，包括：确定所述电压采集系统上电后，获取所述采样芯片的变量，其中，所述变量至少包括：所述芯片中函数的系数、所述芯片中寄存器的值、所述芯片中寄存器的状态；将所述变量修改为初始值。3.根据权利要求1所述的高精度电压采集方法，其特征在于，获取电压采集范围，包括：响应用户的输入操作，所述输入操作是作用于所述电压采集系统的操作；对所述输入操作进行识别，以得到所述电压采集范围。4.根据权利要求1所述的高精度电压采集方法，其特征在于，在确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程之前，还包括：确定所述电压采集系统的电压采集范围；对所述电压采集范围进行划分，得到所述电压采集系统的所述多个电压量程。5.根据权利要求1或4所述的高精度电压采集方法，其特征在于，确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程，包括：确定所述电压范围的最小电压值与最大电压值；将所述最小电压值与所述最大电压值与所述多个电压量程进行匹配，得到所述目标电压量程。6.根据权利要求5所述的高精度电压采集方法，其特征在于，还包括：对所述电压采集系统进行校准；其中，对所述电压采集系统进行校准，包括：确定所述目标电压量程的最小值；控制所述电压采集系统接入所述最小值的电源，并将所述最小值确定为零位，以对所述电压采集系统进行零位校准。7.根据权利要求6所述的高精度电压采集方法，其特征在于，在控制所述电压采集系统接入所述最小值的电源，并将所述最小值确定为零位，以对所述电压采集系统进行零位校准之后，还包括：
确定所述目标电压量程的最大值；控制所述电压采集系统接入所述最大值的电源，并将所述最大值确定为所述电压采集系统满量程时的满量程校准值，以对所述电压采集系统进行满量程校准。8.根据权利要求1所述的高精度电压采集方法，其特征在于，在在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，还包括：将所述目标电压值存储至所述采样芯片的寄存器中。9.根据权利要求1所述的高精度电压采集方法，其特征在于，在在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值之后，还包括：将所述目标电压值发送至预定终端，以利用所述预定终端展示所述目标电压值。10.一种高精度电压采集装置，其特征在于，包括：第一获取单元，用于获取电压采集范围，其中，所述电压采集范围是根据目标外围设备的电参数预估得到电压范围，所述目标外围设备为电压采集系统的电压采集对象；确定单元，用于确定与所述电压采集范围对应的目标电压量程，其中，所述目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，所述多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；选择单元，用于根据所述目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与所述目标电压量程对应的目标增益，其中，所述量程-增益映射关系用于表示所述多个电压量程与对应增益之间的关系，所述目标增益是根据所述电压采集系统中采样芯片的参考电压确定的数值；处理单元，用于在所述采样芯片中利用所述目标增益对所述电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，所述采样电压是利用零位校准后的所述电压采集系统进行电压采集得到的电压。11.一种电压采集系统，其特征在于，所述电压采集系统使用上述权利要求1至9中任一项所述的高精度电压采集方法。12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至9中任意一项所述的高精度电压采集方法。13.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至9中任意一项所述的高精度电压采集方法。

技术总结
本发明公开了一种高精度电压采集方法及装置、电压采集系统。其中，该方法包括：获取电压采集范围；确定与电压采集范围对应的目标电压量程，其中，目标电压量程是从多个电压量程中选择出来的量程，多个电压量程是根据不同外围设备的电参数预先确定的量程；根据目标电压量程从量程-增益映射关系中选择与目标电压量程对应的目标增益；在采样芯片中利用目标增益对电压采集系统的采样电压进行处理，得到目标电压值，其中，采样电压是利用零位校准后的电压采集系统进行电压采集得到的电压。本发明解决了相关技术中高精度采样电路由于结构繁琐，占用空间大，无法满足小型化机器人信号采集需求的技术问题。求的技术问题。求的技术问题。


技术研发人员：万宝城 胡飞鹏 曲菲
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/13