专利名称：一种模拟数字信号转换系统及采用该系统设计的电视机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于信号处理技术领域，具体地说，是涉及一种将模拟信号转换为数 字信号的系统设计。
技术背景 随着数字化时代的到来，将模拟信号向数字信号转换是目前绝大多数系统都要经 历的一个必须的过程。比如电视接收机，已经从过去的模拟电视机逐步过渡到目前的数字 电视机，音视频信号从接收到播放都可以实现完全地数字化处理。但是，对于电视机按键状 态的检测，仍然停留在对按键电压的采集和识别上。为了实现CPU对用户触发按键的准确 识别，需要首先将模拟电压值转换为数字信号，然后才能提供给CPU使用。因此，模数转换 模块ADC在目前的绝大多数数字电路系统的设计中仍然必不可少。就目前的市场情况而言，模数转换器ADC的价格要远高于数模转换器DAC的价格， 这是因为模数转换器ADC的内部处理过程相比DAC而言要复杂得多，因此，在电子产品中使 用传统的模数转换器ADC进行电路设计，必将会导致整个产品硬件成本的升高。
实用新型内容本实用新型为了解决采用现有的模数转换器进行电路设计实现模拟信号到数字 信号的转换所导致的成本升高问题，提供了一种模拟数字信号转换系统，通过在现有数模 转换器的基础上进行改进性设计，从而以较低的成本实现了模拟信号到数字信号的转换。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种模拟数字信号转换系统，包括数模转换器和比较器，所述数模转换器的输入 端接收连续变化的数字量，转换为模拟量传输至比较器的其中一路输入端；所述比较器的 另外一路输入端接收待转换的模拟信号，在比较器的输出端电平发生翻转时，数模转换器 此刻接收到的数值为所述待转换的模拟信号的模数转换值。进一步的，为了节约成本，所述数字量可以由需要接收所述模数转换值的CPU直 接输出提供，所述CPU在比较器的输出端电平发生翻转时，记录该时刻输出的数值作为所 述的模数转换值，即相当于CPU接收到了所要检测的模拟信号所对应的数字值。又进一步的，所述CPU连接比较器的输出端，通过CPU来对比较器输出端电平的翻 转状态进行检测。再进一步的，所述CPU按照从小到大再从大到小循环连续变化的顺序输出所述的 数字量，以确保系统在启动运行后，可以连续地对输入的每一个模拟信号进行准确的模数 转换处理。优选的，所述数字量由CPU中的计数器输出。基于上述模拟数字信号转换系统，本实用新型又提供了一种采用所述模拟数字信 号转换系统设计的电视机，利用电视机内部的主芯片提供所述模拟数字信号转换系统中数 模转换器所需的数字量，进而转换成模拟量与电视机中需要转换的模拟信号进行比较，当比较器的输出端电平发生翻转时，读取当前主芯片输出的数值即为所述模拟信号的模数转 换值。进一步的，为了简化电视机的内部电路结构，降低电视机的硬件成本，优选借助电 视机内部的主芯片同时完成对比较器输出电平的检测。当主芯片检测到比较器的输出端电 平发生翻转时，记录此刻主芯片输出的数值，作为所要接收的模拟信号的模数转换值参与 程序运算。更进一步的，所述模拟信号可以是电视机中按键扫描电路所输出的模拟电压信 号，当主芯片检测到比较器的输出端电平发生翻转时，将此刻主芯片输出的数值作为所述 模拟电压信号的模数转换值，进行按键识别。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的模拟数字信号 转换系统采用价格低廉的数模转换器代替价格较高的模数转换器，实现模拟信号到数字信 号的转换，不仅提高了模拟信号的处理效率，而且简化了电路逻辑，降低了硬件成本，尤其 适合在电视机等价格竞争相对激烈的家电产品中推广应用。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点 将变得更加清楚。
图1是本实用新型所提出的模拟数字信号转换系统的一种实施例的电路架构图；图2是采用图1所述模拟数字信号转换系统所设计的电视机的一种实施例的内部 电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地说明。本实施例的模拟数字转换系统摆脱对现有模数转换器ADC的依赖，采用现有成本 低廉的数模转换器DAC配合比较器组建系统电路，实现从模拟信号到数字信号的转换，以 达到降低硬件电路成本、提高信号处理效率的设计目的。参见图1所示，将待转换的模拟信号A传输至比较器Ul的其中一路输入端，比如 同相输入端+(或者反相输入端-)；比较器Ui的另外一路输入端，比如反相输入端-(或者 同相输入端+)连接数模转换器DAC的输出端。数模转换器DAC接收连续变化的数字量D， 对接收到的数字量D进行数模转换处理后，生成与该数字量D相对应的模拟量A&，作为参 考值输出到比较器Ul与待转换的模拟信号A进行比较。所述比较器Ul为模拟量比较器，当 其输出端电平OUT发生翻转时，即由高电平翻转到低电平或者由低电平翻转到高电平时， 将此时刻数字量D的数值作为当前模拟信号A的模数转换值输出，以提供给需要接收所述 模数转换值的CPU，参与CPU的内部程序运行。为了降低硬件电路成本，可以充分利用需要进行模数转换的系统中现有的CPU来 提供数模转换器DAC所需要的数字量D，并对比较器Ul输出的电平OUT进行一并检测。即 通过CPU不断向数模转换器DAC输出连续变化的数字量D，经数模转换器DAC进行转换处理 后，输出与之对应的模拟量A&，通过比较器Ul与系统接收到的模拟信号A进行比较。与此 同时，CPU对比较器Ul的输出电平OUT状态进行实时检测，一旦检测到比较器Ul的输出电平OUT发生翻转，立即记录此刻输出的数字量D的数值，并将此数值看作是当前模拟信号A 的模数转换值，代入应用程序参与相应的运算或者处理。所述数字量D可以具体利用CPU中的计数器输出提供，计数器的位数决定了模数 转换的精度。以8位计数器为例，可以提供8位精度，输出的数字量D的数值为0 255。 若想获得更高的转换精度，只需选用位数更多的计数器来输出所述的数字量D即可。 为了保证本实施例的模拟数字信号转换系统可以连续地对不断输入的模拟信号A 进行准确的模数转换，需要CPU按照从小到大再从大到小循环连续变化的顺序输出所述的 数字量D。以输出的数字量D范围在0 255之间为例进行说明，为描述简单起见，假设允 许输入的模拟信号A的范围为0 255mV，数模转换器DAC对接收到的数字量D进行等量转 换输出，即接收到的数值为几，则输出几毫伏的模拟电压信号。当第一次输入的模拟信号A 为200mV时，输入到DAC的数字量D从0连续变化到199的期间内，比较器Ul的输出电平 OUT保持原始状态，比如高电平状态；当数字量D增加到200时，比较器Ul的输出电平OUT 发生翻转，即从高电平跳变到低电平，此时，记录此刻的数字量D = 200，即可视为当前模拟 信号A的模数转换值。当第二次输入的模拟信号A为150mV时，CPU继续输出不断增加的 数字量D。当数字量D从200增加到255的过程中，比较器Ul保持低电平状态不发生翻转。 然后，数字量D从最大值255逐一递减，在递减到150的期间内，比较器Ul的输出电平OUT 不会翻转，仍保持在低电平状态；而当数字量D递减到149时，比较器Ul的输出电平OUT立 刻由低电平跳变到高电平。此时，记录数字量D = 149视为当前模拟信号A所对应的近似 数字值。本实施例要求数字量D按照从小到大再从大到小循环连续变化的理由是出于以 下考虑假如数字量D从最小值递增到最大值后，再重新从最小值开始递增变化。按照这 种变化规律，当第一次输入的模拟信号A为200mV，第二次输入的模拟信号A为150mV时， 数字量D = 200时比较器Ul发生翻转，比如由高电平跳变到低电平，此时可以准确地获得 第一次输入的模拟信号A所对应的数字值；而此后，当数字量D递增到255以后再重新从0 开始逐一递增时，在D = 0的时刻，比较器Ul的输出电平OUT便立刻从低电平翻转到高电 平，若将此时的数字量D = 0认为是第二次输入的模拟信号A所对应的模数转换值，显然是 错误的。若数字量D按照从小到大逐一递增的规律变化，且在对每一次输入的模拟信号A 进行转换完毕后，复位整个模拟数字信号转换系统，并在接收到后一次输入的模拟信号A 时，再重新启动计数。这种设计方式虽然可以解决对每一次输入的模拟信号A都能准确地 进行模数转换的问题，但是，系统设计相对复杂，不仅需要增加复位操作，而且需要实时地 检测每一次模拟信号A的输入时刻，以启动计数器开始计数，产生连续变化的数字量D。基于以上原因，本实施例优选采用让CPU按照从小到大再从大到小循环连续变化 的顺序输出所述数字量D的方式进行系统电路设计，以简化系统的硬件电路和软件程序的 设计。下面以电视机为例，通过一个具体的实施例来详细阐述所述模拟数字信号转换系 统在电视机电路中的具体应用及工作原理。实施例一，在现有的电视机电路中，对用户触发按键的检测都是通过电视机内部的按键扫描电路配合电视机主板上的主芯片实现的。用户按压不同的按键，按键扫描电路 会产生并输出不同幅值的模拟电压信号，经模数转换器转换成与之对应的数字量后，传输 至电视机主芯片进行识别。即电视机主芯片根据接收到的数字量查找事先保存的按键定义 对照表，提取对照表中该数字量所对应的按键编码，代入后续应用程序运行，以实现对用户 当前触发按键的有效识别。由于现有的模数转换器成本昂贵，不利于提升电视产品的市场竞争能力，因此，本 实施例将图1所示的模拟数字信号转换系统应用到电视机主板上，代替传统的模数转换器 完成模拟信号到数字信号之间的转换，参见图2所示。为了降低电视机的硬件电路成本，借 助电视机的主芯片来提供所述的数字量D，连接数模转换器DAC的输入端。比较器Ul的输 出端连接主芯片的其中一路GPI 0 口，接收比较器Ul输出的高低电平信号，利用主芯片对 比较器Ul输出电平OUT的状态进行实时检测，以记录当前输入的模拟信号A所对应的模数 转换值。在本实施例中，比较器Ul接收到的模拟信号A可以具体指按键扫描电路输出的模 拟电压信号。这样一来，主芯片只需在检测到其连接比较器Ul的GPIO 口的电平状态发生 翻转时，立刻记录当前主芯片输出的数字量D的数值，并将此数值作为按键扫描电路输出 的模拟电压信号所对应的数字量，查找其内部保存的按键定义对照表，即可识别出用户当 前所触发的是哪一个按键。当然，本实施例的模拟数字信号转换系统也可以应用到电视机内部其它需要进行 模数转换的模块电路中，或者除电视机以外其他需要进行模数转换的电子产品的电路设计 中，本实施例并不仅限于以上举例。应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于 上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添 加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种模拟数字信号转换系统，其特征在于包括数模转换器和比较器，所述数模转换器的输入端接收连续变化的数字量，转换为模拟量传输至比较器的其中一路输入端；所述比较器的另外一路输入端接收待转换的模拟信号，在比较器的输出端电平发生翻转时，数模转换器此刻接收到的数值为所述待转换的模拟信号的模数转换值。
2.根据权利要求1所述的模拟数字信号转换系统，其特征在于所述数字量由需要接 收所述模数转换值的CPU输出，所述CPU在比较器的输出端电平发生翻转时，记录该时刻输 出的数值作为所述的模数转换值。
3.根据权利要求2所述的模拟数字信号转换系统，其特征在于所述CPU连接比较器 的输出端，检测比较器输出端电平的翻转状态。
4.根据权利要求2或3所述的模拟数字信号转换系统，其特征在于所述数字量由CPU 中的计数器输出。
5.一种电视机，包括主芯片、按键扫描电路和模数转换电路，其特征在于在所述模数 转换电路中包括数模转换器和比较器，所述数模转换器的输入端接收连续变化的数字量， 转换为模拟量传输至比较器的其中一路输入端；所述比较器的另外一路输入端接收待转换 的模拟信号，在比较器的输出端电平发生翻转时，数模转换器此刻接收到的数值为所述待 转换的模拟信号的模数转换值。
6.根据权利要求5所述的电视机，其特征在于所述主芯片连接数模转换器的输入端， 输出所述的数字量；所述主芯片同时连接比较器的输出端，在检测到比较器的输出端电平 发生翻转时，记录该时刻输出的数值作为主芯片待接收的模拟信号的模数转换值。
7.根据权利要求6所述的电视机，其特征在于所述按键扫描电路连接比较器，输出所 述待转换的模拟信号。
8.根据权利要求6或7所述的电视机，其特征在于所述数字量由主芯片中的计数器 输出。
专利摘要本实用新型公开了一种模拟数字信号转换系统及采用该系统设计的电视机，包括数模转换器和比较器，所述数模转换器的输入端接收连续变化的数字量，转换为模拟量传输至比较器的其中一路输入端；所述比较器的另外一路输入端接收待转换的模拟信号，在比较器的输出端电平发生翻转时，数模转换器此刻接收到的数值为所述待转换的模拟信号的模数转换值。本实用新型的模拟数字信号转换系统采用价格低廉的数模转换器代替价格较高的模数转换器，实现模拟信号到数字信号的转换，不仅提高了模拟信号的处理效率，而且简化了电路逻辑，降低了硬件成本，尤其适合在电视机等价格竞争相对激烈的家电产品中推广应用。
文档编号H03M1/12GK201611875SQ20102001470
公开日2010年10月20日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者王金童 申请人:青岛海信电器股份有限公司