接口與通道綜述

1、23.5 硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù)3.13.23.33.43.53.1 輸入輸出與過程通道輸入輸出與過程通道3.2 模擬量輸入通道模擬量輸入通道3.3 模擬量輸出通道模擬量輸出通道3.4 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線3 數(shù)字量（開關(guān)量）信號：數(shù)字量（開關(guān)量）信號： 開關(guān)的閉合與斷開開關(guān)的閉合與斷開 繼電器或接觸器的吸合與釋放繼電器或接觸器的吸合與釋放 馬達的啟動與停止馬達的啟動與停止 閥門的打開與關(guān)閉閥門的打開與關(guān)閉 用用 “0”和和“1”表示表示41A1 1Y11A2 1Y21A3 1Y31A4 1Y41A5 1Y51A6 1Y61A7 1Y71A8 1

2、Y8輸輸入入接接口口D0D1D2D3D4D5D6D7PC總總線線2G1GCSIOR74LS2441.數(shù)字量輸入接口 用三態(tài)門緩沖器用三態(tài)門緩沖器74LS244取得狀態(tài)信取得狀態(tài)信息息 . 隔離輸入和輸隔離輸入和輸出線路，在兩者之出線路，在兩者之間起緩沖作用。有間起緩沖作用。有八個通道八個通道, ,可同時輸可同時輸入入8個開關(guān)狀態(tài)。個開關(guān)狀態(tài)。 MOV DX, PORT IN AL, DX生產(chǎn)過程的狀態(tài)信息查閱有關(guān)查閱有關(guān)74LS244的的,武漢力源武漢力源52. 數(shù)字量輸出接口控制狀態(tài)控制狀態(tài)需要保持，直到下次需要保持，直到下次給出新的值為止。給出新的值為止。MOV AL, DATAMOV D

3、X, PORT OUT DX, AL可用鎖存器可用鎖存器74LS27374LS273對狀態(tài)輸出信號進行對狀態(tài)輸出信號進行鎖存，鎖存，數(shù)字量輸出接口 D0CLKCLR74LS273D2D1D2D3D4D5D6D7D1D3D5D4D6D7D8Q2Q1Q3Q5Q4Q6Q7Q8CSIOWRESETPC總線輸出接口查閱有關(guān)查閱有關(guān)74LS273的的datashet6數(shù)字量輸入通道主要由緩沖器、輸入調(diào)理電路、輸入地址譯數(shù)字量輸入通道主要由緩沖器、輸入調(diào)理電路、輸入地址譯碼電路等組成碼電路等組成 基本功能：接受外部裝置或生產(chǎn)過程的狀態(tài)信號基本功能：接受外部裝置或生產(chǎn)過程的狀態(tài)信號。1，數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)輸

4、入 調(diào) 理 電 路輸 入 緩 沖 器地址譯碼器生 產(chǎn) 過 程P C 總 線7輸入調(diào)理電路 把現(xiàn)場信號經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護、濾波、隔離轉(zhuǎn)換成 計算機能夠接收的邏輯信號。小功率輸入調(diào)理電路小功率輸入調(diào)理電路 大功率輸入調(diào)理電路大功率輸入調(diào)理電路8（1 1）小功率輸入調(diào)理電路 開關(guān)去抖電路圖3.4 采用積分電路查閱有關(guān)查閱有關(guān)74LS04的的datashet9R S Q Q0 1 1 01 0 0 11 1 保持RS觸發(fā)器去抖電路10（2 2）大功率輸入調(diào)理電路在大功率系統(tǒng)中，需要從電磁離合等大功率器件的接點輸入在大功率系統(tǒng)中，需要從電磁離合等大功率器件的接點輸入信號信號。為了使接點工作可靠，接點兩端至少要

5、加為了使接點工作可靠，接點兩端至少要加24V24V以上的直以上的直流電壓流電壓, ,由于所帶電壓高，所以高壓與低壓之間，用光電耦合由于所帶電壓高，所以高壓與低壓之間，用光電耦合器進行隔離器進行隔離 。圖3.6 大功率信號輸入電路11數(shù)字量輸出通道主要由輸出鎖存器，輸出驅(qū)動電路、輸數(shù)字量輸出通道主要由輸出鎖存器，輸出驅(qū)動電路、輸出地址譯碼電路等組成出地址譯碼電路等組成 輸 出 驅(qū) 動 器輸 出 鎖 存 器地址譯碼器生 產(chǎn) 過 程P C 總 線1，數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)122、輸出驅(qū)動電路小功率直流驅(qū)動電路小功率直流驅(qū)動電路 大功率驅(qū)動電路大功率驅(qū)動電路 （1 1）小功率直流驅(qū)動電路）小功率直流驅(qū)動電

6、路采用功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路采用功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路 采用高壓輸出的門電路驅(qū)動采用高壓輸出的門電路驅(qū)動圖圖3.8繼電器驅(qū)動電路繼電器驅(qū)動電路查閱有關(guān)查閱有關(guān)74LS06的的datashet13（2 2）大功率驅(qū)動電路）大功率驅(qū)動電路 (b)交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)(a)直流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)直流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)I / O接接口口+5V74LS04R可以利用固態(tài)繼電器可以利用固態(tài)繼電器(SSR)(SSR)等實現(xiàn)等實現(xiàn) I / O接接口口+5V74LS04R14 功能：是把從系統(tǒng)中檢測到的模擬信號，變成二進制數(shù)字信號，經(jīng)接口送往計算機。15過過程程參參數(shù)數(shù)PC總總線線模

7、擬量輸模擬量輸入通道入通道檢檢測測信信號號調(diào)調(diào)理理多路多路轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器采 樣采 樣保 持保 持器器A / D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器接 口接 口邏 輯邏 輯電路電路圖圖3.10 模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)如熱電偶溫度測量16信號調(diào)理部分依據(jù)檢測信號及受干擾情況的不同而不同。信號調(diào)理部分依據(jù)檢測信號及受干擾情況的不同而不同。通常包括信號的放大、量程自動轉(zhuǎn)換、電流通常包括信號的放大、量程自動轉(zhuǎn)換、電流/電壓轉(zhuǎn)換、電壓轉(zhuǎn)換、濾波、線性化、隔離等濾波、線性化、隔離等 1.量程自動轉(zhuǎn)換技術(shù) 單參數(shù)測量系統(tǒng)單參數(shù)測量系統(tǒng)傳感傳感器器放大放大電路電路A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換微型機微型機顯示顯示傳感器傳感器多

8、多路路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換開開關(guān)關(guān)放大放大電路電路A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換微型微型機機顯示顯示傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器多參數(shù)測量系統(tǒng)多參數(shù)測量系統(tǒng)17量程自動轉(zhuǎn)換量程自動轉(zhuǎn)換就是指根據(jù)需要對所處理的信號利用可編程增益放大器進行放大倍數(shù)的自動調(diào)整，以滿足后續(xù)電路和系統(tǒng)的要求 可編程增益放大器(Programmable Gain Amplifier)，簡稱PGA可編程增益放大器有兩種，組合PGA和集成PGA 儀用測量放大器電路 A3A2A1 2 4 1 32(1)VRRARR18圖3.13 組合PGA19 8種可編程增益選擇：+1，+2，+4，+5，+8，+10，+16 或+32 V/V； SPI串行編程接

9、口； 級聯(lián)輸入和輸出； 低增益誤差，最大：1%； 低漂移，最大：275V； 高帶寬頻率，典型值：212MHz； 低噪聲，典型值：10 nV/rtHz 10 kHz 低電源電流，典型值：1mA； 單電源供電，2.5V5.5V；20集成PGA 表3.2引腳說明引腳名稱功能Vout模擬輸出CH0CH7模擬輸入Vss負電源VDD正電源SCKSPI時鐘輸入SISPI數(shù)據(jù)輸入SOSPI數(shù)據(jù)輸出CSSPI片選VREF外部參考電壓21圖3-20 有源I/V變換電路 AR1R3R2R4R5CIVR1R2CIV+5V圖3-19 無源I/V變換電路精密電阻ViA=1+R4/R3V=R2*IV=A*R1*I輸入阻抗高

10、，輸出阻抗低輸出限流，保護運放無源無源I/V變換變換有源有源I/V變換變換 22控制禁止端1：斷開0：由ABC選通CD4051的原理電路圖 查閱有關(guān)查閱有關(guān)CD4051的的datashet23表3.4 CD4051的真值表輸入狀態(tài)接通通道INHCBA 0000000011001020011301004010150110601117241. 信號的采樣 采樣過程（簡稱采樣）是用采樣開關(guān)（或采樣單元）將模擬信號按一定時間間隔抽樣成離散模擬信號的過程 圖3.22 信號的采樣過程f(t)t*f (t)t0T2T 3T 4T 5TSf(t)*f (t)*00( )( )( )( ) ()() ()Tkk

11、ftf ttf ttkTf kTtkT采樣頻率由香農(nóng)（Shannon）采樣定理確定，s(410)max 252.量化量化 采樣信號經(jīng)整量化后成為數(shù)字信號的過程稱為量化 量化過程就是用一組數(shù)碼（如二進制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，執(zhí)行量化動作的裝置是A/D轉(zhuǎn)換器。字長為n的A/D轉(zhuǎn)換器把yminymax范圍內(nèi)變化的采樣信號，變換為數(shù)字02n-1，其最低有效位（LSB）所對應(yīng)的模擬量q稱為量化單位，其表達式為：maxmin21nyyq26 采樣保持器的主要作用是：采樣保持器的主要作用是： (1)保持采樣信號不變，以便完成保持采樣信號不變，以便完成A/D轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換； (2)同時

12、采樣幾個模擬量，以便進行數(shù)據(jù)處理同時采樣幾個模擬量，以便進行數(shù)據(jù)處理和測量；和測量； (3)減少減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出電壓的峰值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時間；電壓的峰值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時間； (4)把一個把一個D/A轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個輸出點，轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個輸出點，以保證輸出的穩(wěn)定性。以保證輸出的穩(wěn)定性。 常用的集成采樣保持器有常用的集成采樣保持器有LF198/298/398、AD582/585/346/38927圖3.23 LF198/298/398原理圖及引腳(a)LF198/298/398原理圖(b)LF198/298/398

13、的引腳排列28 A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或裝置，是模擬輸入通道的字量的器件或裝置，是模擬輸入通道的核心部件。核心部件。 A/D轉(zhuǎn)換方法有逐次逼近式、雙積分式、轉(zhuǎn)換方法有逐次逼近式、雙積分式、并行比較式和二進制斜坡式、量化反饋并行比較式和二進制斜坡式、量化反饋式等。式等。 常用的逐次逼近式常用的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換器有8位分辨位分辨率的率的ADC0801，ADC0809等，等，12位分辨位分辨率的率的AD574A等；常用的雙積分式等；常用的雙積分式A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器有換器有3位半（相當(dāng)于位半（相當(dāng)于2進制進制11位分辨率）位分辨率）的的

14、MC14433， 等等29 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換時間、分辨率、線性誤差、轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換時間、分辨率、線性誤差、量程、對基準(zhǔn)電源的要求等量程、對基準(zhǔn)電源的要求等 轉(zhuǎn)換時間：指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時間轉(zhuǎn)換時間：指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時間 分辨率：分辨率表示分辨率：分辨率表示A/D轉(zhuǎn)換器對模擬信號的反應(yīng)能力轉(zhuǎn)換器對模擬信號的反應(yīng)能力 ，分，分辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)n（字長）來表示（字長）來表示 量程：即所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍量程：即所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍 精度：精度有絕對精度和相對精度精度：精度有絕對精度和相對精度 輸出邏輯電平：多數(shù)

15、為輸出邏輯電平：多數(shù)為TTL電平，有并行和串行兩種輸出形電平，有并行和串行兩種輸出形式式 工作溫度范圍：由于溫度會對運算放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影工作溫度范圍：由于溫度會對運算放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，故只有在一定范圍內(nèi)才能保證額定的精度指標(biāo)。響，故只有在一定范圍內(nèi)才能保證額定的精度指標(biāo)。 基準(zhǔn)電源的精度將對整個基準(zhǔn)電源的精度將對整個A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出精度產(chǎn)生影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出精度產(chǎn)生影響 30(1) 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的帶有8通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，采用28腳雙列直插式封裝 表3.5 C、B、A與通道關(guān)系表 CBA所選通道

16、000VIN0001VIN1010VIN2011VIN3100VIN4101VIN5110VIN6111VIN731圖3.25 AD574內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖32CSC8表3. 2 AD574A控制信號狀態(tài)表CER/12/A0操作0XXXX禁止X1XXX禁止100X0啟動12位轉(zhuǎn)換10001啟動8位轉(zhuǎn)換1011X一次讀取12位輸出數(shù)據(jù)10100輸出高8位輸出數(shù)據(jù)10101輸出低4位輸出數(shù)據(jù)尾隨4個033硬件連接設(shè)計軟件程序設(shè)計 模擬量輸入信號的連接、數(shù)字量輸出引腳的連接、參考電平的連接、控制信號的連接 主要包括控制信號的編程，如：啟動信號、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號以及轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出 34 模擬量輸入信號的連接模擬量

17、輸入信號的連接 數(shù)字量輸出引腳的連接數(shù)字量輸出引腳的連接 參考電平的連接參考電平的連接 時鐘的選擇時鐘的選擇 A/D轉(zhuǎn)換器的啟動方式轉(zhuǎn)換器的啟動方式 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號的處理轉(zhuǎn)換結(jié)束信號的處理 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號的硬件連接有三種形式：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號的硬件連接有三種形式：p 中斷方式：將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號接到計算機系統(tǒng)的中斷申中斷方式：將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號接到計算機系統(tǒng)的中斷申請引腳或允許中斷的請引腳或允許中斷的I/O接口的相應(yīng)引腳上。接口的相應(yīng)引腳上。p 查詢方式：把轉(zhuǎn)換結(jié)束信號經(jīng)三態(tài)門送到查詢方式：把轉(zhuǎn)換結(jié)束信號經(jīng)三態(tài)門送到PC數(shù)據(jù)總線或數(shù)據(jù)總線或I/O接口的某一位上。接口的某一位上。p 轉(zhuǎn)換信號懸空：即該管

18、腳與其它管腳之間無電氣連接。轉(zhuǎn)換信號懸空：即該管腳與其它管腳之間無電氣連接。35 啟動啟動A/D轉(zhuǎn)換，中斷、查詢或延時等待轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，中斷、查詢或延時等待轉(zhuǎn)換時間后根據(jù)數(shù)據(jù)輸出格式讀出轉(zhuǎn)換結(jié)換時間后根據(jù)數(shù)據(jù)輸出格式讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果果 (1)啟動啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 (2) 轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。u中斷方式：中斷方式：u查詢方式：查詢方式：u軟件延時方法：軟件延時方法：36D0D1D2D7D0+圖3.27 ADC0809與PC總線的連接 1ADC0809與PC總線工業(yè)控制機接口37一次A/D轉(zhuǎn)換操作分兩步進行：(1)啟動ADC0809，并鎖存通道地址 (2)判斷A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束并讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果 ST

19、ART： MOV AL，00H； 設(shè)定通道數(shù) OUT 220H，AL ； 送通道地址、啟動A/D轉(zhuǎn)換 CALL DELAY ； 等待轉(zhuǎn)換完成 INAL，220H ；讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果設(shè)DAC端口地址為220H，要把0通道的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，利用軟件延時方式實現(xiàn) 38圖3.28 AD574A通過8255A與PC總線的連接圖8255A首先進行8255A的初始化。實現(xiàn)一次A/D轉(zhuǎn)換包括A/D轉(zhuǎn)換的啟動、檢測轉(zhuǎn)換是否結(jié)束、數(shù)據(jù)的讀出，采用查詢方式 39(1)8255A初始化設(shè)置初始化設(shè)置 INIT： MOVAL，9AH ；設(shè)置；設(shè)置A、B口及口及C口的工作方式口的工作方式MOVDX，2D3H ；82

20、55A的控制寄存器的控制寄存器OUTDX，AL ；方式字送控制寄存器；方式字送控制寄存器(2)啟動啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換START：MOV AL，00HMOVDX，2D2H；8255A的端口的端口COUTDX，AL；使；使=0，啟動，啟動A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(3) 檢測轉(zhuǎn)換是否結(jié)束及數(shù)據(jù)的讀出檢測轉(zhuǎn)換是否結(jié)束及數(shù)據(jù)的讀出LOOP：MOVDX，2D2H；8255A的端口的端口CINAL，DX；查詢；查詢STS的狀態(tài)的狀態(tài)TESTAL，80HJNZ LOOP；轉(zhuǎn)換未完成，繼續(xù)等待；轉(zhuǎn)換完成，向下執(zhí)行；轉(zhuǎn)換未完成，繼續(xù)等待；轉(zhuǎn)換完成，向下執(zhí)行MOVAL，01H；置位，即；置位，即=1OUTDX，ALDECDX

21、；指向；指向8255A的端口的端口BINAL，DX；讀入端口；讀入端口B高高8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)MOVBX+1，AL；數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)保存DECDX；指向；指向8255A的端口的端口AINAL，DX；讀入端口；讀入端口A數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)ANLAL，0F0H ；屏蔽低四位數(shù)據(jù)；屏蔽低四位數(shù)據(jù) MOVBX，AL ；數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)保存 403.3.1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式 模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、采樣保持器、V/I變換等組成。 1.一個通路設(shè)置一個一個通路設(shè)置一個D/A轉(zhuǎn)換器的形式轉(zhuǎn)換器的形式 接口D/AD/AV/I轉(zhuǎn)換器V/I轉(zhuǎn)換器PC總線通道1通道n

22、圖3.29 一個通路一個D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu) 412.2.多個通路共用一個多個通路共用一個D/A轉(zhuǎn)換器的形式轉(zhuǎn)換器的形式 接口D/A多路開關(guān)采樣保持器采樣保持器V/I轉(zhuǎn)換器V/I轉(zhuǎn)換器通道1通道nPC總線圖3.30 多個通路共用一個D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)42D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置，其模擬量輸出（電流或電壓）與參考電壓和二進制數(shù)成正比例。常用的D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率有8位、10位、12位等，其結(jié)構(gòu)大同小異，通常都帶有兩級緩沖寄存器。 1. D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、建立時間、非線性誤差等。 n 輸入輸出關(guān)系n分辨率：分辨率

23、用D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字量的位數(shù)n（字長）來表示。 n建立時間：指D/A轉(zhuǎn)換器中代碼有滿度的變化時，其輸出達到穩(wěn)定(離終值1/2LSB相當(dāng)?shù)哪M量范圍內(nèi))所需要的時間。 n非線性誤差：實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分數(shù)度量。 n輸入編碼：一般為并行或串行二進制碼輸入，也有BCD碼輸入 43 8位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832444圖3.33 DAC1210的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 12位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC121045 D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用接口的設(shè)計，主要包括數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用接口的設(shè)計，主要包括數(shù)字量輸入信號的連接以及控制信號的連字量輸入信號的連接以及控制信號的連接。接

24、。D/A編程相對簡單，包括：選中編程相對簡單，包括：選中D/A轉(zhuǎn)換器、送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)線，啟動轉(zhuǎn)換器、送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)線，啟動D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 l1.數(shù)字量輸入信號的連接 數(shù)字量輸入信號連接時要考慮數(shù)字量的數(shù)字量輸入信號連接時要考慮數(shù)字量的位數(shù)，位數(shù)，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部是否有鎖存器。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部是否有鎖存器。l2.控制信號的連接 片選信號、寫信號及轉(zhuǎn)換啟動信號片選信號、寫信號及轉(zhuǎn)換啟動信號46圖3.34 DAC0832與PC總線接口電路DI7DI01. 8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832與PC的連接 47若若DAC0832的地址為：的地址為：200H，則，則8位二進制數(shù)位二進制數(shù)56H轉(zhuǎn)換為模擬電壓

25、的接口程序如下：轉(zhuǎn)換為模擬電壓的接口程序如下：CONVERT： MOVDX，200H；DAC0832地址地址 MOVAL，56H；要轉(zhuǎn)換的立；要轉(zhuǎn)換的立即數(shù)即數(shù) OUTDX，AL； CS/=WR1/=0，啟動啟動D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換48圖3.35 DAC1210與PC總線的連接2. 12位D/A轉(zhuǎn)換器與PC的連接 49CONVERT：MOV AL，68H；高8位數(shù)據(jù) MOVDX，220H；OUTDX，AL；=0，=1，=0，高8位數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)線INCDX；修改地址指針，指向221HMOVAL，0F0H；低4位數(shù)據(jù)OUTDX，AL；=0，=0，=0，低4位數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)線INCDX；修改地址指針，指向222

26、HOUTDX，AL；啟動12位數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換12位二進制數(shù)68FH，則程序如下 50 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出有電流和電壓兩種方式，轉(zhuǎn)換器的輸出有電流和電壓兩種方式，一般電流輸出需經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換成電壓輸一般電流輸出需經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換成電壓輸出。電壓輸出可以構(gòu)成單極性電壓輸出出。電壓輸出可以構(gòu)成單極性電壓輸出和雙極性電壓輸出電路和雙極性電壓輸出電路 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式只與模擬量輸出端轉(zhuǎn)換器的輸出方式只與模擬量輸出端的連接方式有關(guān)，而與其位數(shù)無關(guān)。的連接方式有關(guān)，而與其位數(shù)無關(guān)。 單極性電壓輸出指輸入值只有一個極性單極性電壓輸出指輸入值只有一個極性(或正或負或正或負)，D/A的輸出也只有一個極性。的輸出

27、也只有一個極性。雙極性電壓輸出指當(dāng)輸入值為符號數(shù)時，雙極性電壓輸出指當(dāng)輸入值為符號數(shù)時，D/A的輸出反映正負極性。的輸出反映正負極性。51利用DAC0832實現(xiàn)的單、雙極性輸出電路 圖3.36 單、雙極性輸出電路R1=2RR3=2RR4=RR2=R52根據(jù)上面兩式，對于8位D/A轉(zhuǎn)換器，有：D=0時，；D=80H，D=FFH，實現(xiàn)了雙極性輸出。out1REFnDV=-V2121332-()-2(-1)122121outREFoutREFREFREFnnRRDDVVVVVVRR out1out2REFV=0,V=-VREFout1REFout2REF88V1282 128V=-V-,V=-V(-

28、1)0212211288255255,(1)2121outREFREFoutREFREFVVVVVV 531. V/I變換電路變換電路 圖3.37 V/I轉(zhuǎn)換電路2.集成集成V/I變換器變換器 圖3.38 XTR110引腳排列54模擬電路電源數(shù)字電路電源模擬電路數(shù)字電路芯片芯片AGNDDGND圖3.39 正確的地線連接 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，接地點分為兩類：邏輯電路的返回數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，接地點分為兩類：邏輯電路的返回端端(數(shù)字地數(shù)字地)和模擬公共端和模擬公共端(模擬地模擬地)。 在全部電路中的數(shù)字地和模擬地僅僅連在一點上，在在全部電路中的數(shù)字地和模擬地僅僅連在一點上，在芯片和其他電路中不可再有公共點

29、芯片和其他電路中不可再有公共點 接地接地55 電源電源 D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路中，供電電源電壓的不穩(wěn)定會影響轉(zhuǎn)換結(jié)轉(zhuǎn)換電路中，供電電源電壓的不穩(wěn)定會影響轉(zhuǎn)換結(jié)果。一般要求紋波電壓小于果。一般要求紋波電壓小于1%?？刹捎勉g電容或電解電容?？刹捎勉g電容或電解電容濾波。為了改善高頻特性，還應(yīng)用高頻濾波電容。電路板設(shè)濾波。為了改善高頻特性，還應(yīng)用高頻濾波電容。電路板設(shè)計時，每個芯片的電源線與地線之間要加旁路電容，并應(yīng)盡計時，每個芯片的電源線與地線之間要加旁路電容，并應(yīng)盡量靠近量靠近D/A、A/D轉(zhuǎn)換芯片，一般選用轉(zhuǎn)換芯片，一般選用0.010.1F的電容。的電容。 布線布線n 印刷電路板布線的一般原則：

30、印刷電路板布線的一般原則：n 盡量縮短傳輸導(dǎo)線長度；盡量縮短傳輸導(dǎo)線長度；n 數(shù)字信號與模擬信號盡量遠離；數(shù)字信號與模擬信號盡量遠離；n 電源線和地線的電流密度不應(yīng)太大，以減少電源線和地線引電源線和地線的電流密度不應(yīng)太大，以減少電源線和地線引入的干擾；入的干擾；n 印刷電路板中導(dǎo)線寬度與電流關(guān)系一般為印刷電路板中導(dǎo)線寬度與電流關(guān)系一般為2A/mm56 干擾就是有用信號以外的噪聲或造成計干擾就是有用信號以外的噪聲或造成計算機或設(shè)備不能正常工作的破壞因素算機或設(shè)備不能正常工作的破壞因素 外部干擾指與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，由外界環(huán)外部干擾指與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，由外界環(huán)境決定的影響系統(tǒng)正常運行的因素，如境決定的影

31、響系統(tǒng)正常運行的因素，如空間或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等的空間或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等的影響等影響等 57 內(nèi)部干擾指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決內(nèi)部干擾指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定的影響系統(tǒng)正常運行的因素，如分布定的影響系統(tǒng)正常運行的因素，如分布電容、分布電感引起的耦合、多點接地電容、分布電感引起的耦合、多點接地引起的電位差、寄生振蕩引起的干擾等引起的電位差、寄生振蕩引起的干擾等58串模干擾(常態(tài)干擾) ：串模干擾指疊加在被測信號上的干擾噪聲 共模干擾(共態(tài)干擾) ：共模干擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干擾電壓 1.串模干擾的抑制串模干擾的抑制 (1)濾波法圖3.40 RC濾波器測控裝置Ui