輸入輸出通道接口技術ppt課件

1、第四章第四章 輸入輸出通道接口技術輸入輸出通道接口技術檢測與控制技術檢測與控制技術 課 時 授 課 方 案 提 綱課 程 內(nèi) 容精精品品課課程程第四章 輸入輸出通道接口技術課題： 第4章 輸入輸出通道接口技術 4.1 數(shù)據(jù)采集與處置技術根底 4.2 模擬量輸入通道 4.3 模擬量輸出通道 4.4 開關量輸入輸出通道 4.5 電機、步進電機接口技術 4.6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)舉例 目的與要求： 了解微機測控系統(tǒng)中輸入/輸出通道的作用； 了解信號調(diào)理的普通方法和信號調(diào)理電路中常用的器件和電路 ； 掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的根本概念； 掌握輸入/輸出通道的普通構造和常用器件的運用方法； 學會輸入/輸出通道的及軟、

2、硬件設計方法。 課課時時授授課課方方案案第四章 輸入輸出通道接口技術重點與難點： 重點：輸入/輸出通道的設計方法； 難點：模擬量輸入通道的信號調(diào)理。課堂討論： 模擬信號調(diào)理的主要功能是什么？ 采樣定理與采樣周期確實定。 模擬量輸入通道中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方式有哪些？現(xiàn)代教學方法與手段： 微型計算機測控技術網(wǎng)絡課程 PowerPoint復習提問： 在模擬輸入通道中，采樣/堅持器有什么作用？能否模擬輸入通道中必需采用采樣/堅持器？為什么？ 光電耦合器運用時應留意什么？課課時時授授課課方方案案第四章 輸入輸出通道接口技術第第4 4章章 輸入輸出通道接口技術輸入輸出通道接口技術4.1 4.1 數(shù)據(jù)采集與處

3、置技術根底數(shù)據(jù)采集與處置技術根底 4.1.1 4.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概論 4.1.2 4.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的普通構造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的普通構造 4.1.3 4.1.3 采樣定理采樣定理 4.1.4 4.1.4 信號的放大與隔離技術及常用器件信號的放大與隔離技術及常用器件 4.1.5 V/I 4.1.5 V/I和和I/VI/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 4.1.6 4.1.6 數(shù)據(jù)采集中的誤差分析數(shù)據(jù)采集中的誤差分析 4.2 4.2 模擬量輸入通道模擬量輸入通道 4.2.1 4.2.1 模擬量輸入通道的普通構造模擬量輸入通道的普通構造 4.2.2 4.2.2 模擬量輸入通道中的常用器件及

4、電路模擬量輸入通道中的常用器件及電路 4.2.3 4.2.3 模擬量輸入通道設計模擬量輸入通道設計 課課程程提提綱綱第四章 輸入輸出通道接口技術4.3 模擬量輸出通道 4.3.1 模擬量輸出通道的普通構造 4.3.2 模擬量輸出通道常用器件及電路 4.3.3 模擬量輸出通道設計 4.4 開關量輸入/輸出通道 4.4.1 開關量I/O通道的普通構造 4.4.2 開關量輸入信號的調(diào)理 4.4.3 開關量輸出驅(qū)動電路 4.4.4 開關量I/O通道設計 4.5 電機、步進電機接口技術 4.5.1 電動機控制接口 4.5.2 步進電機控制接口技術 4.6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)舉例 4.6.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術

5、要求 4.6.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計舉例 思索題與習題：P167 2. 4. 7. 10. 11. 12.課課程程提提綱綱第四章 輸入輸出通道接口技術第第4 4章章 輸入輸出通道接口技術輸入輸出通道接口技術 微機測控系統(tǒng)本質(zhì)上是在微機最小運用系統(tǒng)的根微機測控系統(tǒng)本質(zhì)上是在微機最小運用系統(tǒng)的根底上根據(jù)現(xiàn)場底上根據(jù)現(xiàn)場被測、被控對象的情況，經(jīng)過擴展相應的接口并在軟件被測、被控對象的情況，經(jīng)過擴展相應的接口并在軟件的支持下實的支持下實現(xiàn)由模擬量到數(shù)字量再到模擬量的轉(zhuǎn)換，從而完成系統(tǒng)現(xiàn)由模擬量到數(shù)字量再到模擬量的轉(zhuǎn)換，從而完成系統(tǒng)所要求的測所要求的測控目的?？啬康?。 “測測 ，即所謂的數(shù)據(jù)采集過程。它

6、是經(jīng)過被測信，即所謂的數(shù)據(jù)采集過程。它是經(jīng)過被測信號的輸入通號的輸入通道，將傳感器送來的過程參數(shù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入微機；道，將傳感器送來的過程參數(shù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入微機； “控控 ，即所謂的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程。它是由輸出即所謂的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程。它是由輸出通道將微機通道將微機運算的結果變成控制參量送到執(zhí)行機構獲得相應的控制運算的結果變成控制參量送到執(zhí)行機構獲得相應的控制效果。效果。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容1 1第四章 輸入輸出通道接口技術4.1 數(shù)據(jù)采集與處置技術根底4.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概論 微機測控系統(tǒng)的義務就是對消費現(xiàn)場的過程參數(shù)進展檢測、記錄、存儲、處置、打印、顯示及

7、報警。1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的根本功能 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能： 時鐘功能。即確定數(shù)據(jù)采樣周期，同時也能為系統(tǒng)提供時間基淮。 將現(xiàn)場檢測傳感器送來的模擬電信號按一定的次序巡回地采樣、進展AD轉(zhuǎn)換并存儲數(shù)據(jù)，即完成數(shù)據(jù)的采集。 對數(shù)字量按預定算法進展處置。 顯示和打印輸出。 當過程參數(shù)越限時進展報警。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2 2 信號 輸出 信號 輸入 主機箱 數(shù)據(jù)采集與控制通道 通用計算機 CRT 打印機 鍵盤 磁盤 驅(qū)動器 計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第四章 輸入輸出通道接口技術2.設計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所涉及的主要問題1分辨率和精度2模擬量輸入通道的數(shù)量3采樣頻率4數(shù)據(jù)處置的要求3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開展 新型快速、高分

8、辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器件的開展； 數(shù)據(jù)采集與信號處置嚴密結合； 智能傳感器的開展； 分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，適宜不同環(huán)境的要求。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3 3第四章 輸入輸出通道接口技術4.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的普通構造 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件主要由輸入通道、輸出通道組成的。1.輸入通道的普通構造 1輸入通道的內(nèi)容 輸入通道是將被測對象信號傳送到單片機數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)通路。構外型式取決于被測對象的環(huán)境、輸出信號的類型、數(shù)量、大小等。根據(jù)傳感器輸出信號的大小、類型，輸入通道的構造類型如表所示。 傳感器輸出信號為大信號模擬電壓 假設直接滿足A/D轉(zhuǎn)換輸入的要求，那么可直接送入A/D轉(zhuǎn)換器。 傳感器輸出的是小信號模擬電

9、壓 應將該信號電壓放大，以滿足A/D、V/F轉(zhuǎn)換所要求的輸入電壓。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4 4第四章 輸入輸出通道接口技術輸入通道構造類型表輸入通道構造類型表 傳感器輸出信號 輸入通道結構 TTL 電平 TTL 電平信號 大信號電流 010mA 420mA 大信號 模擬電壓 V A/D 單片機 V/F 單片機 放大 V/F I/V I/V V/F I/V 放大 A/D 單片機 I/V 放大 V/F 放大 整形 單片機 單片機 防抖 整形 單片機 單片機 小信號模擬電 壓 mV、V 放大 A/D 單片機 單片機 頻率 信號 A/D 單片機 單片機 單片機 小信號電流 mA、A 小信號 非 TTL 開

10、關 信號 課課程程內(nèi)內(nèi)容容5 5第四章 輸入輸出通道接口技術 以電流為輸出信號的傳感器或傳感儀表那么應經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。 頻率信號，能滿足TTL電平要求的直接輸入I/O口；不滿足那么應通過放大、整形變換成TTL電平信號后再送入。 開關信號，假設能滿足TTL電平要求時，可直接輸入到I/O口，否那么，就應進展整形處置。2輸入通道的構造 單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。如下圖。 模擬信號經(jīng)放大器放大，經(jīng)過采樣/堅持器S/H送入A/D轉(zhuǎn)換器。 傳感器 放大器 S/H A/D CPU 單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構造 課課程程內(nèi)內(nèi)容容6 6第四章 輸入輸出通道接口技術 多通道典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 利用多路

11、開關MUX讓多個被測對象共用同一個采集通道，這就是多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的本質(zhì)。3.輸出通道的普通構造 1輸出通道的作用 是計算機對采樣數(shù)據(jù)實現(xiàn)某種運算處置后，將處置結果回送給被測對象的數(shù)據(jù)通路。2輸出通道普通構造 取決于被測對象和控制義務。輸出通道的普通構造如以下圖所示。3輸出數(shù)據(jù)的方式 數(shù)字信號的方式主要有開關量、二進制數(shù)字量和頻率量，它們可直接用于開關量、數(shù)字量控制系統(tǒng)及頻率調(diào)制系統(tǒng)。 模擬量控制系統(tǒng)，那么應經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換D/A將其變換成模擬量信號。 傳感器 放大器 S/H A/D CPU 傳感器 傳感器 傳感器 多路開關 MUX 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構造 課課程程內(nèi)內(nèi)容容7 7 裝置 過零切

12、換 隔離電源 頻率調(diào)制系統(tǒng) 直流伺 服裝置 頻率量 數(shù)字控 制裝置 直流伺 服裝置 開關量 控制裝置 數(shù)字量 開關量 數(shù)字量輸出控制 MCS-51 光電隔離 功率開關驅(qū)動 光電隔離 光電隔離 V/F 頻率量輸出信號調(diào)節(jié) DCDC 功率控制電源 直流驅(qū)動功放 直流驅(qū)動功放 D/A 輸出通道構造圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容8 8第四章 輸入輸出通道接口技術第四章 輸入輸出通道接口技術4.1.3 采樣定理1.信號的采樣 把延續(xù)變化量變成離散量的過程。2.采樣信號 把以一定時間間隔T逐點采集延續(xù)的模擬信號，并堅持一個時間t，使被采集的信號變成時間上離散、幅值等于采樣時辰該信號瞬時值的一組方波序列信號。采樣周期

13、為 3.采樣定理1采樣器 采樣器相當是調(diào)制器，被調(diào)制信號為模擬量輸入信號，以采樣開關的單位脈沖串作為調(diào)制頻率，以離散脈沖信號輸出。采樣器原理如以下圖所示。 KKtt1常量TK=0、1、 課課程程內(nèi)內(nèi)容容9 9第四章 輸入輸出通道接口技術 延續(xù)時間函數(shù)xt經(jīng)過等間隔理想采樣后離散信號的數(shù)學表達式 利用頻率卷積定理： tx t t t t 0 -3T -2T -1T 1T 2T 3T tx tx 調(diào)制器 采樣器原理圖 ttxtxT等間隔的脈沖序列 tT NtttT由于稱為采樣頻率f)()()()()(*ffxttxtxT nfsfxTnfsffxTnfsfTfxfx111)()(所以課課程程內(nèi)內(nèi)容

14、容10 10第四章 輸入輸出通道接口技術 由上式，可畫出采樣波形圖，如下圖。2采樣過程分析 一個延續(xù)變化的信號，經(jīng)采樣后構成一組脈沖序列。采樣的頻率越高，離散后的信號x*(t)愈接近延續(xù)輸入函數(shù)x(t)。 但是，采樣頻率太高，在實時控制系統(tǒng)中將會把許多珍貴的時間用于采樣，從而失去了實時的控制時機。 如何確定采樣頻率，使得采樣結果x*(t)既不失真于x(t)，又不致因采樣過于頻繁而耗費微機的時間？ tx tT tx* 0 0 1T 2T 3T 4T 5T 6T -6T-5T-4T-3T-2T-1T 1T 2T 3T 4T 5T 6T -6T-5T-4T-3T-2T-1T t t 采樣前后信號波形

15、的變化 課課程程內(nèi)內(nèi)容容11 11第四章 輸入輸出通道接口技術3采樣定理 假設xt是有限帶寬信號，其最高頻率為fmax，要采樣頻率fS2fmax，那么，一定可以由采樣信號x*t無失真地恢復出延續(xù)信號xt。4采樣定理的運用 由于一切的信號并非都是“有限帶寬，所以在實踐運用中，往往所取的實踐采樣頻率fS比兩倍fmax大，普通而言，fS至少取4 fmax。常用被測對象采樣周期的閱歷值如表所示。 被控參數(shù) 采樣周期（s） 備注 流量 壓力 液位 溫度 成分 15 310 88 1520 1520 優(yōu)選 12 優(yōu)選 68 課課程程內(nèi)內(nèi)容容12 12第四章 輸入輸出通道接口技術4.1.4 信號的放大與隔離

16、技術及常用器件1.輸入通道的信號調(diào)理 1信號調(diào)理的義務 是將被測對象的輸出信號變換成計算機要求的輸入信號。2信號調(diào)理電路的構造 對于單路小信號電流或電壓，如以下圖a所示，必需經(jīng)過小信號放大環(huán)節(jié)。普通小信號放大環(huán)節(jié)可選擇丈量放大器。為了減少經(jīng)過通道的耦合干擾，可采用隔離放大器。 信號濾波是為了提高信噪比。 對于大信號輸出傳感器，可以省去小信號放大。假設是大電流輸出，只需經(jīng)簡單的I/V轉(zhuǎn)換即可；假設是大信號電壓，可以進展轉(zhuǎn)換。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容13 13第四章 輸入輸出通道接口技術 對于多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入通道，必需設置多路選擇開關，如圖b所示。為防止小信號經(jīng)過模擬開關呵斥較大的附加誤差，在傳

17、感器輸出信號過小時，每個通道應設前置放大環(huán)節(jié)。在多路選擇開關之后設置一可編程增益放大器，利用計算機編程控制增益，以滿足各通道對信號增益的要求。 電流信號 大信號 小信號 傳感器 傳感器 傳感器 小信號放大 信號修正與變換 I/V A/D V/F 光電 耦合 計 算 機 濾 波 環(huán) 節(jié) 傳感器 傳感器 傳感器 前置放大器 多 路 開 關 前置放大器 A/D 計 算 機 V/F 光電 耦合 濾 波 環(huán) 節(jié) 前置放大器 可編程增益放大器 信號調(diào)理電路構造 a單路采集 a多路采集 課課程程內(nèi)內(nèi)容容14 14第四章 輸入輸出通道接口技術2.信號調(diào)理常用器件 1丈量放大器 丈量放大器的特點 具有高共模抑制

18、比、高速度、高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲等。 丈量放大器的任務原理 a.構造：由三個運算放大器構成，其內(nèi)部根本電路如下圖。b.任務原理：A1、A2二個同相放大器組成差動式放大電路，輸入信號加在A1、A2的同相輸入端，從而具有高抑制共模干擾的才干和高輸入阻抗。功率放大器A3為后級，它不僅切斷共模干擾的傳輸，還將雙端輸入方式變換成單端輸出方式，以滿足負載的需求。 S RS RG VIN+ VIN- VOUT R2 RS R1 R2 A1 A2 A3 負載 R1 外接 丈量放大器的原理圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容15 15第四章 輸入輸出通道接口技術 丈量放大器集成芯片 常用的有

19、AD521S、AD522B、AD612、AD605、ZF605等。a. AD521采用規(guī)范14腳雙列直插式封裝，其管腳功能如圖a與根本接法如圖b所示。在運用AD521或其他丈量放大器時，要特別留意為偏置電流提供回路。為此，輸入引腳l或引腳3端必需與電源的地線相連構成回路。 b. AD522也是單芯片集成精細丈量放大器。詳見教材P125。 OFF SET OFF SET OUTPUT a） b） V- 10k 3 5 RS=100k VOUT RG +IN -IN 14 4 6 11 7 12 13 10 8 1 1 14 2 13 3 12 4 11 5 10 6 9 7 8 2 AD521

20、V+ VIN RG RS SENSE REF RS COMP V+ +IN RG -IN OFF SET V- OFF SET OUTPUT AD521的管腳功能及根本接法 課課程程內(nèi)內(nèi)容容16 16第四章 輸入輸出通道接口技術2可編程增益放大器PGA 可編程增益放大器的特點 是硬件設備少，放大倍數(shù)可根據(jù)需要經(jīng)過編程進展控制，使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號到達均一化，提高了丈量精度。 可編程增益放大器原理構造 它是丈量放大器電路的擴展，添加了增益模擬開關和驅(qū)動電路?？删幊淘鲆嬲闪糠糯笃鞯脑砣缦聢D。 可編程增益放大器的運用 可編程增益放大器PGA的優(yōu)越性之一就是能進展量程自動切換。 - Ui S1

21、S2 S3 U0 + Ui R S1 S2 S3 R2 R3 R3 A1 A2 開關驅(qū)動電路 數(shù)字量輸入 A3 可編程增益丈量放大器的原理圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容17 17第四章 輸入輸出通道接口技術例題：數(shù)字電壓表的量程自動切換 分析：CPU首先對被測參數(shù)進展AD轉(zhuǎn)換，判別被測值能否大于當前量程，假設大于，再判別PGA的增益能否為最低檔，假設是，就轉(zhuǎn)入超量程處置，否那么，將PGA增益降低一檔并反復前面的處置過程；假設被測值小于當前量程再判別最高位能否為零。假設是零，就進一步判別增益能否為最高一檔，假設不是最高檔，將增益升高一級再進展AD轉(zhuǎn)換及判別；如不為零或PGA曾經(jīng)升到最高檔，那么闡明量程曾經(jīng)

22、切換到最適宜檔，此時微處置器對所測得的數(shù)據(jù)再進一步處置。 Y 數(shù)據(jù)處理 A/D 轉(zhuǎn)換 大于當前量程？ PGA 在最低檔？ PGA 增益降一檔 轉(zhuǎn)換后最高位=0？ PGA 在最高檔？ PGA 增益升一檔 超量程處理 Y Y Y 自動量程切換 自動量程切換流程圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容18 18第四章 輸入輸出通道接口技術 可編程增益放大器集成芯片 常用的可編程增益放大器芯片有AD526、AD625、PGA100、PGA102、LH0084等。 PGA102是一種獨立、高速、高精度的數(shù)字式可程序設置增益的儀器放大器，由COMS/TTL電平來選擇增益為1、10或100，其內(nèi)部構造如下圖。 改動X10、X1

23、00兩管腳的電平，即可選擇VIN1，VIN2和VIN3。由于三種輸入的反響電阻不同，固而可得到不同的增益。 敏感公共端 VOUT 15 11 12 2 1 3 16 13 10 9 8 7 6 5 4 -VCC 1.33k 10.8k 1.2k 10.8k 1.2k 10.8k 模擬地 VIN1 增益/通道 選擇 VIN2 VIN3 增益調(diào)整 增益調(diào)整 X10 +VCC 邏輯地 X100 失調(diào)調(diào)整 PGA102原理構造圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容19 19第四章 輸入輸出通道接口技術(3)隔離放大器 隔離放大器特點 防止各種干擾對系統(tǒng)的影響。 運用場所 丈量處于高共模電壓下的低電平信號；消除信號源地網(wǎng)

24、絡干擾如大電流的跳變所引起的丈量誤差；防止與地構成回路及其寄生拾取問題；維護系統(tǒng)電路不致因輸入端或輸出端的高共模電壓呵斥損壞；用于醫(yī)療儀器為病人提供平安接口等。 變壓器耦合隔離放大器組成：由輸入級、輸出級和電源振蕩器三個根本部分。典型的隔離放大器原理圖如以下圖所示。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2020課課程程內(nèi)內(nèi)容容21 21 -15V b c 3 2 1 5 4 +15V 10k 1#隔離電源 濾波 調(diào)制 A1 解調(diào) 濾波 2#隔離電源 100kHz 電源振蕩器 穩(wěn)壓器 A2 100k 100k -15V +15V 輸入 7 + - 6 -15V +15V 輸出 8 10 9 電源 a e d 輸入屏

25、蔽 V010V 同步 I/O T2 直流電源 VS從+12.5V 至+25V 公共端 T1 增益 R 增益 Vi 公共端 5mA 隔離電源 輸出 289 型 隔離放大器原理構造圖 第四章 輸入輸出通道接口技術任務原理：將傳感器送來的信號濾波和放大，并調(diào)制成交流信號，經(jīng)過隔離變壓器耦合到輸出級。在輸出級把交流信號解調(diào)變成直流信號，再經(jīng)濾波和放大，最后輸出010V的直流電壓。由于放大器的兩個輸入端都是浮空的，所以，它可以有效地起丈量放大器的作用，又因采用變壓器耦合，所以輸入部分和輸出部分是隔離的。增益計算： 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2222第四章 輸入輸出通道接口技術10001OUTINGGGGIN輸入部

26、分電壓增益；GOUT輸出部分電壓增益。 光耦合隔離放大器。光耦合隔離放大器是經(jīng)過輸入極鼓勵發(fā)光管，由光電管將光信號耦合到輸出極，實現(xiàn)信號的傳輸，同時保證了輸入和輸出間的電氣隔離。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2323第四章 輸入輸出通道接口技術 隔離放大器集成芯片 常用變壓器耦合隔離放大器有Model277、Model278、AD293、AD294等，光耦合隔離放大器有ISO100等。 AD293運用電路如圖所示，信號VIN的輸入端可接地也可懸空。電阻RG是增益調(diào)整電阻，輸入級增益為 111/91RRRGGR1輸入級內(nèi)部反響電阻 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2424第四章 輸入輸出通道接口技術 W1是輸入級調(diào)零電位器

27、，假設需調(diào)零，W1的滑動點與引腳2相連。假設不調(diào)零，W1可不接。引腳33還可輸出13V相對引腳2，以供其它外電路運用，電容C2用于對13V濾波。4.1.5 V/I和I/V轉(zhuǎn)換電路 微型機測控系統(tǒng)中直流規(guī)范信號均采用電壓05V和直流電流010mA或420mA。1.V/I轉(zhuǎn)換電路1010V420mA轉(zhuǎn)換電路 電流信號傳輸?shù)膬?yōu)點：以消除電纜衰減，抗工業(yè)現(xiàn)場干擾。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2525第四章 輸入輸出通道接口技術010V 12.5k 1k +15V 50k INA105 420mA OUT 10V OPA27 2 3 1 6 5 2 6 REF10 4 RLOAD 50.1 50.1 常用精細01

28、0420mA轉(zhuǎn)換電路如下圖。 圖中REF10為10V精細電壓基準，提供一個10規(guī)范的穩(wěn)壓電源，此規(guī)范電源與0l0輸入信號一同加到由超低噪聲精細運算放大器OPA27所組成的反相比例求和電路。 任務原理：當輸入信號在010V間變化時，OPA27的輸出范圍為0.2V1V，該的輸出加到由精細單位增益差動放大器INA105組成的VI變換電路的輸入端，可以推出當輸入電壓為0.21時，流過負載電阻RLOAD的電流為420mA，而與RLOAD的大小無關。 (2)隔離型V/I轉(zhuǎn)換電路 采用ISO100光電隔離放大器組成的420mA VI變換電路原理如下圖。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2626第四章 輸入輸出通道接口技術2

29、. I/V轉(zhuǎn)換電路 I/V轉(zhuǎn)換以實現(xiàn)V/I的逆轉(zhuǎn)換。RCV420是一種精細的電流/電壓變換器，它能將420mA的電流信號轉(zhuǎn)換成05V的電壓信號。 其典型運用電路如下圖。課課程程內(nèi)內(nèi)容容2727第四章 輸入輸出通道接口技術 IIN 420mA +in 3 Cr 2 -in 1 + + 1F 公共 公共 Rcv Rcv Ref 噪聲抑制 16 4 13 7 5 8 Ref 調(diào)整 10 Ref fA 11 Rcv Out （05V） 15 Ref 12 Ref 14 RCV420 +10V Referenco RS RS RS=75 V0 1F 4.1.6 數(shù)據(jù)采集中的誤差分析1系統(tǒng)的采樣速度 在一

30、個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采樣速度表示了采集系統(tǒng)的實時性能。采樣速度由模擬信號帶寬、數(shù)據(jù)通道數(shù)和每個周期的采樣數(shù)決議。 為了保證數(shù)據(jù)采集精度，在數(shù)據(jù)采集通道中應采?。?添加每個周期的采樣數(shù)，通常根據(jù)數(shù)據(jù)帶寬，在最高頻率端每周期采樣7l0次。2在AD轉(zhuǎn)換之前設置低通濾波，消除信號中無用的高頻分量。2孔徑誤差 由于模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量有一個過程，對于一個動態(tài)模擬信號，在A/D轉(zhuǎn)換器接通的孔徑時間里，輸入的模擬信號值是不確定的，從而引起輸出的不確定性誤差孔徑誤差。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2828第四章 輸入輸出通道接口技術 根據(jù)分析，在A/D轉(zhuǎn)換器之前假設加采樣/堅持電路，使得在轉(zhuǎn)換期間的輸入信號堅持不變，采樣的孔

31、徑時間將大大減少。3系統(tǒng)經(jīng)過率 系統(tǒng)經(jīng)過率由模擬多路開關、輸入放大器的穩(wěn)定時間、采樣/堅持電路的采集時間以及A/D轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)換時間確定，它決議了系統(tǒng)的動態(tài)特性。從閱歷可知：采用低分辨率A/D轉(zhuǎn)換器、減少模/數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)以及采用重疊方式采集時，可獲得較大帶寬的經(jīng)過速率。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容2929第四章 輸入輸出通道接口技術第四章 輸入輸出通道接口技術4.2 模擬量輸入通道 模擬量輸入通道是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入通道中的一種，它的義務是把傳感器轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)理，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入計算機。 4.2.1 模擬量輸入通道的普通構造1.單路模擬量輸入通道的普通構造 構造如下圖。各部分作用： 傳

32、感器部分 其作用是把工業(yè)現(xiàn)場的各種非電物理量檢測出來，并轉(zhuǎn)換成相應的電信號。 信號調(diào)理電路部分 其作用是將傳感器輸出的信號作適當?shù)奶幹茫怪蔀檫m宜A/D轉(zhuǎn)換的電壓信號。主要包括信號的濾波、放大、隔離、變換以及線性化處置等內(nèi)容。 傳感器 信號 調(diào)理 電路 S/H A/D 微型 計算 機 單路模擬量輸入通道構造圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3030第四章 輸入輸出通道接口技術 采樣/堅持器S/H 由于任何一種A/D轉(zhuǎn)換器都需求有一定時間來完成量化及編碼操作。因此，在轉(zhuǎn)換過程中，模擬量不能發(fā)生變化，否那么，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。 A/D轉(zhuǎn)換器 其作用是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字信號。2.多路模擬量輸入通

33、道的普通構造 構造如下圖。多路開關的作用是把多路輸入的模擬量分時地送入A/D，即完成多到一的轉(zhuǎn)換。4.2.2 模擬量輸入通道中的常用器件及電路1.多路開關 傳感器 S/H A/D 微型 計算 機 信號調(diào)理 信號調(diào)理 傳感器 傳感器 信號調(diào)理 多路開關 單路模擬量輸入通道構造圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容31 31第四章 輸入輸出通道接口技術 常用的多路開關有：CD4051雙向、8路、CD4052單向、差動4路、AD7501單向、8路、AD7506單向、16路等。1CD4051 是八通道雙向多路開關 引腳陳列如下圖。 a.引腳功能 C、B、A為通道選擇輸入端； INH為制止端，高電平常，制止通道接通，低電

34、平常，允許通道接通； VIN的范圍是VDDVEE VDD的范圍315V。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3232 1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9 CD4051 IN/OUT4 IN/OUT6 OUT/IN IN/OUT7 IN/OUT5 INH VEE VSS VDD IN/OUT2 IN/OUT1 IN/OUT0 IN/OUT3 A B C CD4051引腳陳列圖 第四章 輸入輸出通道接口技術 b.CD4051的真值表 如表所示。(2)多路開關的擴展 當模擬量輸入通道較多，運用一片多路開關不夠用時，可以把多片多路開關連在一同，構成更多通道的多路開關。舉例：利用

35、兩片CD4051組成的16路多路開關銜接如下圖。 D3用來控制兩個CD4051的INH，當D31時，經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖?，?#片被選中；反之選中2# 。 輸入狀態(tài) 接通通道號 INH C B A CD4051 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 D0 D1 D2 D3 13 CD4051 1# 3 4 A B C INH 13 A B C INH CD4051 3 4 2# OUT/IN IN0 IN7 IN8 IN15 CD4051的擴展圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3333第四

36、章 輸入輸出通道接口技術2.采樣/堅持器1任務形狀 在采樣形狀時，輸出跟隨輸入信號變化；而在堅持形狀時，輸出堅持在進入堅持形狀這一時辰的輸入電壓值。其輸入輸出特性如下圖。2常用芯片 AD582、AD585、LF198/298/398等。3任務原理 原理如下圖。 VIN VOUT VIN VOUT 采樣 保持 t 工作方式 工作方式 S/H 采樣/堅持器輸入輸出特性 CH OFFSET V0 2 V1 V2 5 3 8 R2 7 R1 A1 A3 A2 VIN IN- IN+ S 7 8 3 2 6 LF198/298/398原理圖 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3434第四章 輸入輸出通道接口技術 LF39

37、8內(nèi)部由三部分組成。輸入電路A1、輸出電路A2及邏輯控制電路A3和S。運算放大器A1和A2均接成電壓跟隨器方式。當控制邏輯IN+為高電平，經(jīng)過A3控制開關S閉合，使輸入電壓經(jīng)過A1進入A2，A2的輸出跟隨輸入電壓變化，同時向堅持電容接引腳6充電。當控制邏輯IN+為低電平常，開關S斷開，堅持電容上的電壓不變，維持A2輸出不變。IN-普通接地。4運用方法 LF398典型的接線方法如下圖。 當IN+1時，為采樣形狀，此時輸出跟隨輸入變化；當IN+0時，為堅持形狀，此時輸出堅持不變。 +15V -15V 1000pF IN+ VIN V0 1 4 5 3 6 7 8 LF398 LF398典型的接線方

38、法 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3535第四章 輸入輸出通道接口技術5堅持電容CH的選擇 可選用漏電流小的聚苯乙烯電容、云母電容或聚四氟乙烯電容。CH的數(shù)值直接影響采樣時間及堅持精度，為提高精度，就需求添加堅持電容CH的容量，但CH增大又會使其采樣時間加長。因此，當精度要求不高1%而速度要求較高時，CH可小至100pF。當精度要求高0.01%，如與12位A/D相配合時，為減小下降誤差和干擾，應取CH1000pF。當CH400pF時，采樣時間tAC與CH有閱歷公式式中 CH堅持電容，單位為F；tAC采樣時間，單位為秒。40/HACCt課課程程內(nèi)內(nèi)容容3636第四章 輸入輸出通道接口技術3.A/D轉(zhuǎn)換器及其與

39、CPU的接口1常用芯片 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809；10位A/D轉(zhuǎn)換器AD7570；12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574等。2ADC0809及其與MCS-51系列單片機的接口 ADC0809的引見 ADC0809是8位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，具有8個模擬量輸入通道，最大不可調(diào)誤差小于1LSB，典型時鐘頻率為640kHz，每通道的轉(zhuǎn)換時間約為100s。ADC0809沒有內(nèi)部時鐘，必需由外部提供，其范圍為101280kHz。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3737第四章 輸入輸出通道接口技術 引腳陳列及各引腳的功能 引腳陳列如下圖。各引腳的功能如下：IN0IN7：8個通道的模擬量輸入端。可輸入05V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。

40、D0D7：8位轉(zhuǎn)換結果輸出端。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。A、B、C：通道選擇端。當CBA=000時，IN0輸入；當CBA=111時，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號輸入端。該信號在上升沿處把A、B、C的形狀鎖存到內(nèi)部的多路開關地址鎖存器中，從而選通8路模擬信號中的某一路。 IN3 IN2 IN4 IN1 IN5 IN0 IN6 A IN7 B START C EOC ALE D3 D7 OE D6 CLK D5 VCC D4 REF（+） D0 GND REF（-） D1 D2 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 1

41、1 18 12 17 13 16 14 15 ADC0809 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3838第四章 輸入輸出通道接口技術START：啟動轉(zhuǎn)換信號輸入端。從START端輸入一個正脈沖，其下跳沿啟動ADC0809開場轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應不小于100200ns。EOC：轉(zhuǎn)換終了信號輸出端。當EOC為高電平常表示轉(zhuǎn)換終了，啟動A/D轉(zhuǎn)換時它自動變?yōu)榈碗娖?。OE：輸出允許端。OE為低電平常，D0D7為高阻形狀，OE為高電平時，允許轉(zhuǎn)換結果輸出。CLK：時鐘輸入端。ADC0809的典型時鐘頻率為640kHz，轉(zhuǎn)換時間約為100s。REF-、REF+：參考電壓輸入端。ADC0809的參考電壓為5V。VCC、GND：供

42、電電源端。ADC0809運用5V單一電源供電。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容3939第四章 輸入輸出通道接口技術 ADC0809與MCS-51系列單片機的接口方法 接口電路如下圖。地址信號：74LS373輸出的低3位地址A2、A1、A0加到通道選擇端A、B、C，作為通道編碼。通道根本地址為0000H0007H。控制信號：8051的WR與P2.7經(jīng)過或非門后接至0809的START及ALE引腳。8051的RD與P2.7經(jīng)或非門后接至0809的OE端。ADC0809的EOC經(jīng)反相后接到8051的P3.3INT1。 （數(shù)字地） C2 A0 A1 A2 V +12V 模擬量輸入 8 路（05V） 8 8 R C1

43、 RP . P0.0P0.7 8051 ALE P3.3 WR P2.7 RD . IN0IN7 D0D7 A B ADC0809 C REF（+） CLK REF（-） EOC ALE VCC START GND CP Q D Q 1 1 1 （模擬地） +5V OE ADC0809與MCS-51的接口電路 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4040第四章 輸入輸出通道接口技術 當8051經(jīng)過對0000H0007H根本地址中的某個口地址進展一次寫操作，即可啟動相應通道的AD轉(zhuǎn)換；當轉(zhuǎn)換終了后, 0809的EOC端向8051發(fā)出中斷懇求信號；8051經(jīng)過對0000H0007H中的某個口地址進展一次讀操作，即可得

44、到轉(zhuǎn)換結果。3AD574系列ADC及其與MCS-51系列單片機的接口 AD574系列芯片引見 AD574系列ADC包括AD574，AD574A、AD674A、AD674B、AD774B和AD1674六個型號。各型號的外封裝和引腳陳列均一樣。 AD574是一個完好的、多用途、12位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器。 AD574的特點課課程程內(nèi)內(nèi)容容41 41第四章 輸入輸出通道接口技術 具有12位和8位兩種任務方式；具有可控三態(tài)輸出緩沖器，數(shù)字邏輯輸入/輸出電平為TTL電平；12位數(shù)據(jù)可以一次讀出，也可分兩次讀，便于與8位或16位微機相連；具有10.000V內(nèi)部電壓基準源；內(nèi)部具有時鐘產(chǎn)生電路，不需外部時鐘

45、；單極性和雙極性輸入。輸入量程分別為10V、20V、5V、10V。 引腳陳列及各引腳的功能 引腳陳列如下圖。各引腳的功能如下： （+5V）VLOGIC STS 12/8 DB11 CS DB10 A0 DB9 R/C DB8 CE DB7 （+15V）VCC DB6 （+10V）REF OUT DB5 AGND DB4 REF IN DB3 （-15V）VEE DB2 BIP OFF DB1 10VIN DB0 20VIN DGND 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 AD574

46、AD574引腳陳列 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4242第四章 輸入輸出通道接口技術 各引腳功能如下：12/8：數(shù)據(jù)格式選擇輸入端。當12/81高電平時，允許12位數(shù)據(jù)并行輸出；當12/80低電平時，允許8位數(shù)據(jù)并行輸出。A0：字節(jié)選擇輸入端。當A00時，選擇12位轉(zhuǎn)換。當A01時，選擇8位轉(zhuǎn)換。CS：芯片選通輸入端。當CS0時，芯片被選中。R/C：讀/轉(zhuǎn)換選擇輸入端。當R/C1時，允許讀取結果；當R/C0時，允許A/D轉(zhuǎn)換。CE：芯片啟動端。當CE1時，允許轉(zhuǎn)換或讀取。STS：形狀信號輸出端。當STS1時，正在轉(zhuǎn)換；當STS0時，轉(zhuǎn)換終了。REFOUT：10V基準電壓輸出。REFIN：基準電壓輸入。必需

47、由此腳把REFOUT腳輸出的基準電壓引入AD574。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4343第四章 輸入輸出通道接口技術BIP OEF：雙極性補償。此引腳適當銜接，可實現(xiàn)單極性或雙極性。 控制引腳配合方式 AD574模擬量輸入電路外部銜接 AD574經(jīng)過外部適當連線可以實現(xiàn)單極性輸入，也可以實現(xiàn)雙極性輸入。模擬量輸入電路外部銜接如以下圖所示。 CE CS R/C 12/8 A0 功能 0 不起作用 1 不起作用 1 0 0 0 啟動 12 位轉(zhuǎn)換 1 0 0 1 啟動 8 位轉(zhuǎn)換 1 0 1 接 1 腳 12 位數(shù)據(jù)并行輸出 1 0 1 接 15 腳 0 高 8 位數(shù)據(jù)輸出 1 0 1 接 15 腳 1 低

48、 4 位數(shù)據(jù)尾接 4 位 0 AD574AD574控制引腳功能表控制引腳功能表 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4444第四章 輸入輸出通道接口技術 AD574的單極性輸入方式如圖a所示，R1用于單極性偏置調(diào)整，R2用于滿量程調(diào)整。AD574在雙極性輸入方式下的外部銜接方式如圖b所示，R1用于雙極性偏置調(diào)整，R2用于滿量程調(diào)整。 -5+5V -15V +15V R2 0.1k R1 0.1k 0.1k 100k REF OUT 8 REF IN 10 BIP OFF12 AD574AD574 11 1 10V1N13 7 20V1N14 15 9 REF OUT 8 BIP OFF 12 REF IN 10

49、AD574AD574 11 1 10V1N13 7 20V1N14 15 9 +5V DG R1 100k AG 010V 020V +15V -15V AG DG -10+10V +15V +5V -15V 0.1k a） b） R2 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4545第四章 輸入輸出通道接口技術 偏置和滿量程調(diào)整 偏置調(diào)整是經(jīng)過調(diào)理R1實現(xiàn)的。調(diào)整方法：在單極性輸入時，使第一次跳變從000H到001H發(fā)生在輸入為1/2LSB時對10V范圍，相當于1.22mV；在雙極性輸入時，首先加一個負滿度輸入對5V范圍為4.9988V之上1/2LSB的信號，然后調(diào)理R1，使輸出代碼出現(xiàn)第一次跳變從000H到001

50、H即可。 滿量程調(diào)整是經(jīng)過調(diào)理R2實現(xiàn)的。調(diào)整方法是：在單極性輸入時，調(diào)理R2，使最后一次跳變從FFEH到FFFH發(fā)生在輸入為滿量程值對10V范圍為9.9963V以下1.5LSB時；對于雙極性輸入，調(diào)節(jié)R2，使最后一次跳變從FFEH到FFFH發(fā)生在輸入為正滿度值對5V范圍為4.9963V以下1.5LSB時。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4646第四章 輸入輸出通道接口技術 AD574與8051的接口 接口電路如下圖。 A15A8 +5V +15V -15V 滿量程調(diào)整 8 +15V R2 100k -15V 100 100k R1 100 8 010V 020V P2.7P2.0 ALE P0.7P0.0

51、 8031 WR RD P1.0 G 74LS373 Q8Q3 8D1D Q2 Q1 VLOGIC VCC R/C VEE A0 AD574 DB11 REF IN REF OUT DB4 BIP OFF DB3DB0 AG 10V1N 20V1N CE 12/8 STS DG CS & 8 4 6 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4747第四章 輸入輸出通道接口技術硬件分析：AD574的12/8端接地，轉(zhuǎn)換結果分高8位、低4位兩次輸出；CS端接地，芯片永遠被選中；8051的WR、RD端經(jīng)過與非門與AD574的CE端相連，用來啟動轉(zhuǎn)換和輸出結果；A0端由P0.0控制；R/C端由P0.1控制。任務原理：當P00

52、0H時，啟動12位A/D；而P002H時，讀取轉(zhuǎn)換結果的高8位，P0=03H時，讀取轉(zhuǎn)換結果的低4位。STS可作為結果輸出時的中斷請求或形狀查詢信號，圖中銜接到P1.0。由于數(shù)據(jù)通道寬度是8位，AD574的12位數(shù)據(jù)線的接法是將低4位DB3DB0分別銜接到8位數(shù)據(jù)線的BD11DB4上。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4848第四章 輸入輸出通道接口技術 A/D轉(zhuǎn)換程序 根據(jù)硬件圖，設啟動A/D的地址為0FCH，讀高8位轉(zhuǎn)換結果的地址為0FEH，讀低4位轉(zhuǎn)換結果的地址為FFH用查詢方式的A/D轉(zhuǎn)換程序： ORG 0200H START：MOV DPTR，#SAVE ；設置數(shù)據(jù)存放地址指針 MOV R0，#0F

53、CH ；設置啟動AD轉(zhuǎn)換地址 MOVX R0，A ；啟動AD轉(zhuǎn)換 LOOP： JB P1.0，LOOP ；檢查AD轉(zhuǎn)換是否結束 INC R0； INC R0； MOVX A，R0 ；讀高8位數(shù) MOVX DPTR，A ；存高8位數(shù) INC R0 ；求低4位地址 INC DPTR ；修改數(shù)據(jù)地址指針 MOVX A，R0 ；讀低4位數(shù) MOVX DPTR，A ；存低4位數(shù) AJMP $ 課課程程內(nèi)內(nèi)容容4949第四章 輸入輸出通道接口技術4.V/F轉(zhuǎn)換器及其與MCS-51的接口 V/F轉(zhuǎn)換器可將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，是A/D轉(zhuǎn)換的另一種方式，具有精度高、線性度好、運用電路簡單和積分輸出

54、等特點，在非快速且遠間隔傳送系統(tǒng)中得到了愈來愈廣泛的運用。1V/F轉(zhuǎn)換原理 V/F轉(zhuǎn)換器采用的是電荷平衡式原理，其電路構造如a圖所示。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容5050 VINT V0 t0 T b） 反充電 t t 充電 a） 積分器 T V0（f） CT RT VC VINT C R 單穩(wěn)態(tài)定時器 A1 A2 +VS RL VIN S -VS 電壓比較器 IR 組成 由積分器、零電壓比較器、單穩(wěn)態(tài)定時器。 任務原理：當積分器的輸出電壓VINT下降到0V時，零電壓比較器發(fā)生跳變，單穩(wěn)態(tài)定時器便產(chǎn)生一個寬度為t0的正脈沖，使模擬開關S導通，恒流源IR開場向積分器反相充電，使VINT線性上升到某一正電壓

55、。當t0脈沖終了后，模擬開關S關斷，此時，只需正的輸入電壓VIN對C充電，使積分器輸出電壓沿斜線下降，當VINT下降到零時，比較器再次翻轉(zhuǎn)，并使單穩(wěn)態(tài)定時器又產(chǎn)生一個寬度為t0的脈沖，反復反充電過程，如此循環(huán)，便在積分器輸出端和單穩(wěn)態(tài)定時器輸出端產(chǎn)生如圖b所示的波形。 根據(jù)反充電電荷量與充電電荷量相等的電荷平衡原理，得課課程程內(nèi)內(nèi)容容51 51第四章 輸入輸出通道接口技術TRVtIINTR0因此，輸出振蕩頻率為 輸出頻率與輸入電壓成正比。 常用的集成V/F轉(zhuǎn)換器 型號有：LM131231331、AD650、VFC32等。2.V/F轉(zhuǎn)換器的運用1通用型VF轉(zhuǎn)換器LM331 LM331可在5V單電

56、源下任務，滿量程頻率范圍為1Hz100kHz，具有線性度高0.01%、價錢低廉等特點。其引腳陳列如下圖。IOUT：精細電流源輸出。RC：內(nèi)部定時比較器輸入端。VIN：待轉(zhuǎn)換電壓輸入端。VX：輸入比較器的比較閾值輸入端。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容5252第四章 輸入輸出通道接口技術INTRVRtITf011 FOUT 1 8 2 7 3 6 4 5 IOUT RS GND LM331 VCC VIN VX RC RS：輸出調(diào)理端。FOUT：頻率輸出端。2LM331與MCS-51單片機的接口 電路如下圖。 將頻率輸出端接至單片機的定時計數(shù)器的輸入端，經(jīng)過丈量輸入脈沖信號的頻率，即可求得輸入電壓VIN。 課

57、課程程內(nèi)內(nèi)容容5353第四章 輸入輸出通道接口技術4.2.3 模擬量輸入通道設計 模擬量輸入通道的設計包括：傳感器或敏感元件選擇、通道結構、信號調(diào)理、電源配置、抗干擾等.1模擬量輸入通道設計中應思索的問題 1信號的拾取方式 2信號的調(diào)理 3AD轉(zhuǎn)換器的選擇 4電源配置與干擾的抑制 2模擬量輸入通道設計實例 典型的12位32路高速模擬量輸入通道的原理如圖所示。課課程程內(nèi)內(nèi)容容5454第四章 輸入輸出通道接口技術AD574 組成：多路開關、儀表放大器、帶采樣堅持器的12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574、通道譯碼電路及接口電路等。 各部分硬件分析a.AD574的外部銜接如下圖。CE和12/8引腳接高電平；C

58、S和A0接低電平，轉(zhuǎn)換由R/C進展控制；S1用于選擇輸入量程，當1、2短接2、3斷開時為10VIN，當2、3短接1、2斷開時為20VIN。S2用于選擇輸入信號的極性，當1、 2短接2、3斷開時為雙極性輸入，當2、3短接1、2斷開時為單極性輸入。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容5555第四章 輸入輸出通道接口技術 100 100 3 2 1 3 2 1 -15V S2 S1 DB0 VCC VEE DB11 R/C REF IN STS REF OUT VLOGIC BIPOFF CE CS A0 DGND 10VIN AGND 20VIN P1.0 至 數(shù)據(jù)總線 P3.2 +5V -15V AD574 VI

59、N +15V 100k +15V 100 b.多路開關和丈量放大器 多路開關和丈量放大器的連接如下圖。 多路開關采用兩片AD7506，B0B5是由通道號鎖存器輸出的通道選擇地址。S3和S4用于選擇輸入方式，當S3的2、3短接1、2斷開，且S4的1、2短接和3、4短接時，為單端輸入方式，此時可外接32路模擬信號；當S3的1、2短接2、3斷開，且S4的2、3短接時，為雙端輸入方式，可外接16路差分模擬量輸入信號。 課課程程內(nèi)內(nèi)容容5656第四章 輸入輸出通道接口技術 S44 3 1 2 3 2 1 S3-VS -IN +IN US1 VDD AD7506 VSS S16 1# OUT EN A0

60、A1 A2 A3 GND IN0 IN15 B4EN A0 A1 A2 A3 GND S1 AD7506 OUT 2# VSS S16 VDD B5IN16 IN31 +15V +15V +15V -15V -15V -15V RG RG +VS REF AD620 RG B2B1B3 B04.3 模擬量輸出通道 模擬量輸出通道是將微機輸出的數(shù)字量，轉(zhuǎn)換成適宜于執(zhí)行機構所要求的模擬量的環(huán)節(jié)。 4.3.1 模擬量輸出通道的普通構造1.單路模擬量輸出通道的普通構造 其構造如下圖。各部分作用：1存放器 用于保管計算機輸出的數(shù)字量。2D/A轉(zhuǎn)換器 其作用是將計算機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。3放大/變換