第2章輸入通道接口技術(shù)

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

ComputerControlledSystems2/4/20231第2章輸入通道接口技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)第2章輸入通道接口技術(shù)2.1信號(hào)測(cè)量與傳感器技術(shù)2.2模擬信號(hào)輸入通道接口2.3鍵盤接口技術(shù)2.4開關(guān)量信號(hào)輸入接口

作業(yè)2/4/20232第2章輸入通道接口技術(shù)2.1信號(hào)測(cè)量與傳感器技術(shù)傳感器是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的“感觸器官”；傳感器能將需要測(cè)量的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。傳感器有很多種類：溫度傳感器，壓力傳感器，流量傳感器，等等。2/4/20233第2章輸入通道接口技術(shù)2.2模擬信號(hào)輸入通道接口一、模擬多路開關(guān)二、A/D轉(zhuǎn)換器三、數(shù)據(jù)采集與處理方法2/4/20234第2章輸入通道接口技術(shù)一、模擬多路開關(guān)在實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，往往需要對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，而計(jì)算機(jī)在同一時(shí)刻只能處理一路信號(hào)，因此需要將各路信號(hào)分時(shí)地送給計(jì)算機(jī)處理。2/4/20235第2章輸入通道接口技術(shù)1、模擬多路開關(guān)CD4051*CD4051是8通道多路開關(guān)*帶有3個(gè)通道選擇輸入端A、B、C，用于選擇8個(gè)通道之一*一個(gè)禁止輸入端INH，高電平時(shí)，禁止模擬信號(hào)輸入；低電平時(shí)允許模擬信號(hào)輸入⊥

－

＋

*VDD與VSS的電平差為－0.5~15V2/4/20236第2章輸入通道接口技術(shù)2、CD4051多路開關(guān)的擴(kuò)展應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中，如果被測(cè)參數(shù)多于8路，可以采用將多個(gè)CD4051相連進(jìn)行擴(kuò)展。*由D0D1D2D3來選擇16路通道之一*其中D3＝0，選中1＃*其中D3＝1，選中2＃2/4/20237第2章輸入通道接口技術(shù)二、A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器——能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的器件，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，即A/D轉(zhuǎn)換器。2/4/20238第2章輸入通道接口技術(shù)信號(hào)的采樣以一定的時(shí)間間隔取得某一個(gè)連續(xù)變量值的過程，或者將連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散的脈沖序列的過程，稱為采樣過程。這些脈沖信號(hào)f*(t)即為采樣信號(hào)。它是時(shí)間上離散、幅值上連續(xù)的信號(hào)。2/4/20239第2章輸入通道接口技術(shù)信號(hào)的量化將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置就是A/D轉(zhuǎn)換器。量化單位：q=（ymax-ymin）/2n量化過程是一個(gè)小數(shù)歸整的過程，因而一定存在量化誤差。當(dāng)然，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)n足夠長(zhǎng)時(shí)，量化誤差就變得相當(dāng)小了，數(shù)字信號(hào)可以近似采樣信號(hào)。注意區(qū)別：線性誤差——在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏移理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差。2/4/202310第2章輸入通道接口技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器采用的轉(zhuǎn)換原理：1、逐次逼近式——A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換精度比較適中，轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在μs級(jí)，轉(zhuǎn)換精度一般在0.1%左右，適用于一般場(chǎng)合；2、雙斜積分式——A/D轉(zhuǎn)換器的核心部件是積分器，因而速度較慢，其轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在ms級(jí)，但抗干擾性能強(qiáng)，轉(zhuǎn)換精度可達(dá)0.01%或更高，適用于在數(shù)字電壓表類儀器中使用；3、并行式又稱閃爍式——由于采用并行比較，因而轉(zhuǎn)換速率較高，其轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在ns級(jí)，但抗干擾性能較差，由于工藝限制，其分辨率一般不高于8位，主要用于一些轉(zhuǎn)換速度較快的儀器中。2/4/202311第2章輸入通道接口技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)：1、分辨率——分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換器分辨輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標(biāo)。通常用數(shù)字量的位數(shù)n表示，它表示能對(duì)滿量程輸入的1/2n的增量做出反映。若n=8，滿量程輸入為5.12V，則數(shù)字量的最低有效位（LSB）=5.12/28=20mV即：低于20mV的量都被省略了（量化誤差）。2、轉(zhuǎn)換時(shí)間——完成一次由模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間；3、線性誤差——在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏移理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差（一般用LSB表示）。2/4/202312第2章輸入通道接口技術(shù)1、8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809*芯片內(nèi)包含有8通道多路開關(guān)及計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯*一個(gè)高阻抗斬波穩(wěn)定比較器*一個(gè)帶有模擬開關(guān)樹組的256R電阻分壓器*一個(gè)逐次逼近型寄存器SARADC0809是8位逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換器2/4/202313第2章輸入通道接口技術(shù)ADC0809的引腳功能：*IN0－IN7:8個(gè)模擬量輸入端*START：?jiǎn)?dòng)信號(hào)。當(dāng)START為高電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換開始*EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，發(fā)出一個(gè)正脈沖，表示A/D轉(zhuǎn)換完畢*OE：輸出允許信號(hào)，高電平有效*CLOCK:實(shí)時(shí)時(shí)鐘1、8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC08092/4/202314第2章輸入通道接口技術(shù)1、8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809*ALE:地址鎖存允許，高電平有效*CBA:選擇通道*D0－D7:數(shù)字量輸出端*VREF＋、VREF－:參考電壓端子*VCC:電源端子，接＋5V*GND：接地ADC0809的引腳功能：2/4/202315第2章輸入通道接口技術(shù)1、8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809的主要技術(shù)指標(biāo)：*單一電源＋5V，模擬量輸入范圍0—5V*分辨率為8位(n=8)*最大不可調(diào)誤差：小于±1LSB(LSB即最低有效位＝1/2n)*轉(zhuǎn)換時(shí)間在時(shí)鐘頻率640khz時(shí)，約為100μs*功耗為15mW2/4/202316第2章輸入通道接口技術(shù)2、ADC0809的應(yīng)用應(yīng)用原理圖：轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變成高電平，可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)。計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)允許命令，OE變高電平，則可讀數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量2/4/202317第2章輸入通道接口技術(shù)2、ADC0809的應(yīng)用*啟動(dòng)脈沖START和地址鎖存允許脈沖ALE的上升沿將地址鎖存，將CBA所指定的通道信號(hào)送至A/D轉(zhuǎn)換器t*在START正脈沖下降沿t時(shí)刻后，EOC變負(fù)，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC變正轉(zhuǎn)換結(jié)束*此時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)允許命令，使OE變高電平，則可讀出數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)序圖：2/4/202318第2章輸入通道接口技術(shù)3、A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接（1）模擬量輸入通道的連接A/D轉(zhuǎn)換器接受的模擬量大都為0－5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)（2）數(shù)字量輸出引腳的連接A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出引腳和微處理器的連接方法與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)：*若內(nèi)部含有數(shù)據(jù)輸出鎖存器則可以直接與微處理器連接；*若內(nèi)部無(wú)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，一般通過I/O接口與微處理器連接。（3）A/D轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)方式*脈沖啟動(dòng)(ADC0809)*電平啟動(dòng)2/4/202319第2章輸入通道接口技術(shù)3、A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接（4）結(jié)束信號(hào)處理方法*中斷方式將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)接到微處理器系統(tǒng)的中斷申請(qǐng)引腳；*查詢方式把結(jié)束信號(hào)送到微處理器數(shù)據(jù)總線或IO接口的某一位；微處理器向A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后，就開始查詢AD轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。*軟件延時(shí)方法微處理器啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換后，就根據(jù)轉(zhuǎn)換芯片完成轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，調(diào)用一段延時(shí)程序。2/4/202320第2章輸入通道接口技術(shù)3、A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器的連接（5）參考電源的選擇在A/D轉(zhuǎn)換器中，參考電源的作用是作為標(biāo)準(zhǔn)電源，直接關(guān)系到AD轉(zhuǎn)換的精度。*通常8位A/D轉(zhuǎn)換器由外電源供給；*12位AD轉(zhuǎn)換器內(nèi)部設(shè)置有精密參考電源。（6）時(shí)鐘信號(hào)的連接*一種是由芯片內(nèi)部提供；*一種是由外部時(shí)鐘提供，一般由系統(tǒng)時(shí)鐘分頻得到。（7）接地將A/D轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地分別與系統(tǒng)的模擬地和數(shù)字地相連；整個(gè)系統(tǒng)中，模擬地和數(shù)字地只在一點(diǎn)接通。2/4/202321第2章輸入通道接口技術(shù)4、8位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(jì)*START（高5位地址）：10000故對(duì)應(yīng)IN0－IN7：80H—87H；*EOC：01110*OE：011002/4/202322第2章輸入通道接口技術(shù)4、8位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(jì)利用查詢法對(duì)模擬通道IN3，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，程序段：OUT83H,ALWAIT:INAL,70HTESTAL,01HJZWAITINAL,60H2/4/202323第2章輸入通道接口技術(shù)4、8位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(jì)2/4/202324第2章輸入通道接口技術(shù)4、8位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(jì)ADC0809與計(jì)算機(jī)的接口原理圖_例2：AD轉(zhuǎn)換的結(jié)束信號(hào)EOC作為狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)三態(tài)門接入數(shù)據(jù)總線D7位；設(shè)各輸入通道地址是200H－207H；（1）8個(gè)模擬通道的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的程序（通過查詢EOC）：2/4/202325第2章輸入通道接口技術(shù)4、8位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(jì)DATASEGMENTCOUNTEQU8

BUFFERDBCOUNTDUP(0)DATAENDSPROGSEGMENRT

MAINPROCFARASSUMECS:PROG，DS:DATASTART:PUSHDS PUSHAXPUSHBX MOVAX，DATA MOVDS，AX LEABX，BUFFER MOVDX,200H(接下頁(yè))

;數(shù)據(jù)段;為系統(tǒng)返回做準(zhǔn)備;設(shè)置數(shù)據(jù)段基址;取測(cè)試數(shù)據(jù)存放區(qū)首地址;送通道IN0地址;子程序2/4/202326第2章輸入通道接口技術(shù)4、8位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(jì)(接上頁(yè))START1:SUBAX，AX

OUTDX，AL PUSHDX MOVDX，220HSTART2:INAL，DX TESTAL，80H JZSTART2 POPDX INAL，DX MOV[BX]，AL INCBX INCDX LOOPSTART1 RET……

;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換;AX清零;取EOC的地址;讀入EOC值;比較;為零則返回;為1，取通道IN0地址;讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果;存入數(shù)據(jù)區(qū);指向下一存儲(chǔ)單元;指向下一通道;循環(huán)程序，取下一通道采樣數(shù)據(jù);通道IN0地址入棧2/4/202327第2章輸入通道接口技術(shù)4、8位A/D轉(zhuǎn)換器控制程序設(shè)計(jì)（2）利用延時(shí)方法進(jìn)行8個(gè)模擬通道的AD轉(zhuǎn)換的程序： …… MOVDX，200HSTART1:SUBAX，AX OUTDX，AL CALLDELAY0 INAL，DX MOV[BX]，AL INCBX INCDX LOOPSTART1…… ;送通道IN0地址;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換;延時(shí)，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束;讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果;存入指定數(shù)據(jù)區(qū);程序循環(huán)，轉(zhuǎn)向下一個(gè)通道采樣2/4/202328第2章輸入通道接口技術(shù)在工業(yè)控制和工業(yè)測(cè)量中，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器采樣得到的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過計(jì)算機(jī)的加工處理后才能得到相應(yīng)的準(zhǔn)確結(jié)果。這個(gè)加工處理的過程可以包括數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等步驟?！朔F(xiàn)場(chǎng)干擾標(biāo)度變換數(shù)字濾波——獲得直觀數(shù)據(jù)三、數(shù)據(jù)采集與處理方法——獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采樣、量化2/4/202329第2章輸入通道接口技術(shù)采樣與量化模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換包含采樣和量化兩個(gè)過程。信號(hào)的采樣執(zhí)行采樣動(dòng)作的是采樣器K，K每隔一個(gè)時(shí)間間隔T，閉合一個(gè)時(shí)間τ。T稱為采樣周期；τ稱為采樣寬度。時(shí)間和幅值均連續(xù)的模擬信號(hào)y(t)通過采樣器后，被變換為時(shí)間上離散的采樣信號(hào)y*(t)。模擬信號(hào)到采樣信號(hào)的變換過程稱為采樣過程或離散過程。2/4/202330第2章輸入通道接口技術(shù)采樣與量化時(shí)間和幅值均連續(xù)的模擬信號(hào)y(t)通過采樣器后，被變換為時(shí)間上離散的采樣信號(hào)y*(t)。信號(hào)的采樣過程：采樣信號(hào)y*(t)是否能如實(shí)地反映模擬信號(hào)y(t)的所有變化與特征呢？采樣定理：當(dāng)采樣頻率f≥2fmax(模擬信號(hào)的最高頻率），那么采樣信號(hào)y*(t)就能唯一地復(fù)現(xiàn)y(t)。實(shí)際應(yīng)用中，常取f≥（5~10）fmax。2/4/202331第2章輸入通道接口技術(shù)采樣與量化信號(hào)的量化采樣信號(hào)在時(shí)間軸上是離散的，但在函數(shù)軸上仍然是連續(xù)的，因?yàn)檫B續(xù)信號(hào)y(t)幅值上的變化，也反映在y*(t)上。而計(jì)算機(jī)只能接受在時(shí)間上離散、幅值上也不連續(xù)的數(shù)字信號(hào)，所以，采樣信號(hào)仍不能進(jìn)入計(jì)算機(jī)。2/4/202332第2章輸入通道接口技術(shù)采樣與量化將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置是A/D轉(zhuǎn)換器。字長(zhǎng)為n的A/D轉(zhuǎn)換器把ymin---ymax范圍內(nèi)變化的采樣信號(hào)，變換為數(shù)字0---2n-1，其最低有效位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬量q稱為量化單位。量化過程實(shí)際是一個(gè)用q去度量采樣幅值高低的小數(shù)歸整過程。

由于量化過程是一個(gè)小數(shù)歸整過程，因而存在量化誤差，量化誤差是±q/2，或±q。

當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)n足夠長(zhǎng)，量化誤差足夠小，可以認(rèn)為數(shù)字信號(hào)近似于采樣信號(hào)。2/4/202333第2章輸入通道接口技術(shù)數(shù)字濾波數(shù)字濾波——為了減小甚至消除疊加在采樣數(shù)據(jù)中的隨機(jī)信號(hào)值的影響，利用程序?qū)Χ啻尾蓸有盘?hào)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，以保證采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及精度。數(shù)字濾波，可以簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，參數(shù)調(diào)整方便，多通道共用。常用的數(shù)字濾波算法（1）程序判斷濾波（2）中值濾波（3）算術(shù)平均值濾波（4）加權(quán)平均值濾波（5）滑動(dòng)平均值濾波（6）低通濾波（7）復(fù)合數(shù)字濾波2/4/202334第2章輸入通道接口技術(shù)（1）程序判斷濾波所謂程序判斷濾波，就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，確定出兩次采樣之間可能出現(xiàn)的最大偏差ΔE。*如果采樣得到的值與上次采樣值之差超過ΔE，則表明該采樣數(shù)據(jù)中存在較大的干擾信號(hào)，應(yīng)予以剔除；*如果采樣得到的值與上次采樣值之差小于ΔE，則本次采樣值為正常值。程序判斷濾波分為兩種：限幅濾波、限速濾波2/4/202335第2章輸入通道接口技術(shù)（1）程序判斷濾波限幅濾波：把兩次相鄰的采樣值相減，求出其差值(以絕對(duì)值表示)，然后與兩次允許的最大差值ΔE進(jìn)行比較。若小于等于ΔE，則本次采樣值有效；若大于ΔE，則取上一次采樣值。*ΔE的選取非常重要（通?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得）ΔE太大無(wú)法剔除各種干擾；ΔE太小又有可能使正常值丟失，影響測(cè)量的實(shí)時(shí)性。*限幅濾波主要用于變化比較緩慢的參數(shù)，如溫度等。2/4/202336第2章輸入通道接口技術(shù)（1）程序判斷濾波限速濾波：是限幅濾波的一種折中，既考慮了采樣的實(shí)時(shí)性，又照顧到采樣值變換的連續(xù)性。①設(shè)按時(shí)間順序t1、t2、t3的三個(gè)采樣值分別為y1、y2、y3；②當(dāng)|y2－y1|≤ΔE時(shí)，y2有效，取值y2；③當(dāng)|y2－y1|>ΔE時(shí)，如果當(dāng)|y3－y2|≤ΔE時(shí)，則y3有效，取值y3；否則，取值(y3+y2)/2.*ΔE的選取不太靈活，不能反映采樣點(diǎn)數(shù)大于3時(shí)各采樣值受干擾的情況。

2/4/202337第2章輸入通道接口技術(shù)（2）中值濾波中值濾波：對(duì)某一參數(shù)連續(xù)采樣N(奇數(shù))次，然后把N次采樣的值從小到大或從大到小排列，再取中間位置上的值作為本次采樣值。*可以克服偶然因素引起的波動(dòng)干擾，或者采樣器本身不穩(wěn)定引起的脈動(dòng)干擾；*只適用物理量變化較慢的工作場(chǎng)合。2/4/202338第2章輸入通道接口技術(shù)（3）算術(shù)平均值濾波*算術(shù)平均值濾波主要用于對(duì)壓力、流量等周期脈動(dòng)參數(shù)采樣值進(jìn)行平滑加工，已使所測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定，不適宜于克服隨機(jī)性干擾。將作為這個(gè)采樣周期內(nèi)的采樣值。算術(shù)平均值濾波的方法是：在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，對(duì)被測(cè)物理量采樣N次，得到N個(gè)采樣值y1，y2，……，yN，求這N個(gè)數(shù)的平均值2/4/202339第2章輸入通道接口技術(shù)（4）加權(quán)平均值濾波算術(shù)平均值濾波中N個(gè)采樣值對(duì)濾波結(jié)果的影響因子是相同的，而加權(quán)平均值濾波則對(duì)N個(gè)采樣值y1，y2，……，yN，考慮不同的加權(quán)系數(shù)，得A1，A2，……，AN為加權(quán)系數(shù)，滿足2/4/202340第2章輸入通道接口技術(shù)（5）滑動(dòng)平均值濾波滑動(dòng)平均值濾波方法是，動(dòng)態(tài)保留N個(gè)最近的采樣數(shù)據(jù)，每采樣一個(gè)新數(shù)據(jù)，便將保留時(shí)間最長(zhǎng)的采樣數(shù)據(jù)移走一個(gè)，隨后按算術(shù)平均值或加權(quán)平均值方法計(jì)算出有效的采樣值。*對(duì)周期性干擾有抑制作用，減少了總的采樣次數(shù)，提高了采樣速度。*不適用脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合。2/4/202341第2章輸入通道接口技術(shù)（6）低通濾波在工業(yè)控制系統(tǒng)中，大部分被測(cè)信號(hào)都是低頻信號(hào)，比如溫度、流量等等，而脈沖干擾信號(hào)屬于高頻信號(hào)，因此采用低通濾波的方法，可以消除高頻干擾對(duì)測(cè)量精度的影響。傳遞函數(shù)：其中為RC濾波器的時(shí)間常數(shù)。將上式離散后得差分方程：為第k次采樣值；為第k次濾波結(jié)果的輸出值；為濾波平滑系數(shù)；為采樣周期。2/4/202342第2章輸入通道接口技術(shù)（7）復(fù)合數(shù)字濾波復(fù)合數(shù)字濾波，也稱為多級(jí)數(shù)字濾波，就是將兩種或以上的數(shù)字濾波方法聯(lián)合起來使用，其目的是進(jìn)一步提高濾波效果。*算術(shù)平均值濾波與加權(quán)平均值濾波能較好地消除脈動(dòng)干擾，而中值濾波則能較好地消除隨機(jī)脈沖干擾。將兩者結(jié)合起來的方法是首先把采樣值從小到大排列，去掉最大值和最小值，將余下的采樣值求平均。2/4/202343第2章輸入通道接口技術(shù)標(biāo)度變換將測(cè)量得到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的實(shí)際數(shù)值和單位，這一轉(zhuǎn)換過程稱為標(biāo)度變換。（1）線性參數(shù)標(biāo)度變換（2）非線性參數(shù)標(biāo)度變換2/4/202344第2章輸入通道接口技術(shù)（1）線性參數(shù)標(biāo)度變換當(dāng)被測(cè)參數(shù)值與A/D采樣值成線性關(guān)系時(shí)，采用線性參數(shù)標(biāo)度變換方法。轉(zhuǎn)換公式：分別是測(cè)量?jī)x表的下限值、上限值和當(dāng)前測(cè)量值；分別是測(cè)量?jī)x表對(duì)應(yīng)的A/D采樣器的下限值、上限值和當(dāng)前測(cè)量值。2/4/202345第2章輸入通道接口技術(shù)（1）線性參數(shù)標(biāo)度變換例題：某溫度測(cè)量?jī)x表，其量程為10°C—50°C，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，在某次測(cè)量過程中，A/D采樣值經(jīng)數(shù)字濾波后得到的數(shù)值為7BH，試求這次測(cè)量的實(shí)際溫度值。解：已知測(cè)量?jī)x表的8位A/D轉(zhuǎn)換器的對(duì)應(yīng)值8位A/D轉(zhuǎn)換器的當(dāng)前值為：利用公式：所以，這次測(cè)量的實(shí)際溫度值為29.3°C。2/4/202346第2章輸入通道接口技術(shù)（2）非線性參數(shù)標(biāo)度變換有些參數(shù)的測(cè)量，對(duì)于A/D采樣值，除了需要進(jìn)行線性標(biāo)度變換外，還需要經(jīng)特定的公式計(jì)算才能得到測(cè)量結(jié)果。當(dāng)這些特定的公式是非線性的時(shí)候，這樣的計(jì)算過程被稱為非線性參數(shù)標(biāo)度變換。2/4/202347第2章輸入通道接口技術(shù)2.3鍵盤接口技術(shù)一、獨(dú)立式按鍵二、行列式鍵盤

作業(yè)三、軟鍵盤與觸摸屏接口2/4/202348第2章輸入通道接口技術(shù)一、獨(dú)立式按鍵獨(dú)立式按鍵是指直接用輸入端口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。設(shè)8255A的端口A連接8個(gè)按鍵，初始化設(shè)置為輸入。*當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，PA0—PA7輸入狀態(tài)均為1（高電平）；*當(dāng)有鍵按下時(shí)，則按鍵對(duì)應(yīng)的端口線輸入為0（低電平）。適用于按鍵比較少的系統(tǒng)，按鍵之間互不影響。A2/4/202349第2章輸入通道接口技術(shù)二、行列式鍵盤行列式鍵盤(矩陣式鍵盤)由行線和列線組成，按鍵設(shè)置在行、列結(jié)構(gòu)的交叉點(diǎn)上，行列線分別連在按鍵開關(guān)的兩端。A列線－輸出行線－輸入判斷有無(wú)鍵按下：*若C口的低四位全為高電平(即0FH)，則無(wú)鍵按下；*若C口低四位不全為高電平，則說明有鍵按下。（先使A口輸出均為低電平）（再定時(shí)從PC端口讀入行值）2/4/202350第2章輸入通道接口技術(shù)1、定時(shí)掃描法（1）定時(shí)掃描鍵盤，判斷有否按鍵按下？先使A口輸出(列)均為低電平，再定時(shí)從PC端口讀入行值，監(jiān)視有無(wú)鍵按下：*若C口的低四位全為高電平(即0FH)，則無(wú)鍵按下；*若C口低四位不全為高電平，則說明有鍵按下。2/4/202351第2章輸入通道接口技術(shù)1、定時(shí)掃描法（2）消除按鍵抖動(dòng)如果有按鍵按下，則延時(shí)10－20ms后，再次從C口讀入行值，如果此時(shí)仍有鍵按下，則確認(rèn)鍵盤有鍵按下。2/4/202352第2章輸入通道接口技術(shù)1、定時(shí)掃描法（3）求按鍵鍵值首先對(duì)鍵盤逐列掃描(即逐列輸出低電平)。*首先令PA0＝0，然后由C口讀入行值，是否等于0FH？若等于0FH，說明該列無(wú)鍵按下；*再令PA1＝0，然后由C口讀入行值，是否等于0FH？若不等于0FH，說明該列有鍵按下，則求按鍵鍵值。假設(shè)，列輸出值為0FDH(11111101)，而行讀入值為0EH(00001110)，即所按鍵值為1。2/4/202353第2章輸入通道接口技術(shù)1、定時(shí)掃描法（4）等待按鍵釋放為保證按鍵每閉合一次，計(jì)算機(jī)只作一次處理，程序需等待按鍵釋放后，才作下一按鍵的處理。2/4/202354第2章輸入通道接口技術(shù)1、定時(shí)掃描法K_CHK PROCNEAR ；檢查有無(wú)按鍵子程序 MOVDX,800H ；送A口地址 MOVAL,00H ；列輸出線全為0 OUTDX,AL MOVDX,802H ；送C口地址 INAL,DX ；從C口讀入行值 ANDAL,0FH ；行值與0FH相與 CMPAL,0FH ；相與值再與0FH相減 RET ；返回主程序K_CHKENDP 設(shè)8255A的4個(gè)口分別為800H－803H，初始化時(shí)已設(shè)A口為輸出，C口為輸入，則鍵盤掃描程序：(1)檢查有無(wú)按鍵子程序(K_CHK）(2)求按鍵鍵值子程序(3)按鍵處理子程序相減為0，則無(wú)鍵按下；相減不為0，則有鍵按下。2/4/202355第2章輸入通道接口技術(shù)1、定時(shí)掃描法設(shè)8255A的4個(gè)口分別為801H－803H，初始化時(shí)已設(shè)A口為輸出，C口為輸入，則鍵盤掃描程序：(1)檢查有無(wú)按鍵子程序(K_CHK）(2)求按鍵鍵值子程序(3)按鍵處理子程序KEY PROCNEAR ；求按鍵鍵值子程序KSCAN: CALLK_CHK ；檢查鍵盤有無(wú)按鍵 JNZKS0 ；有鍵按下，轉(zhuǎn)KS0 RETKS0: CALLDLY10MS ；調(diào)用延時(shí)程序，防抖動(dòng) CALLK_CHK ；再次確認(rèn)有無(wú)按鍵 JNZKS1 ；有鍵按下，轉(zhuǎn)KS1 RET KS1: MOVAH,0FEH ；第一列掃描值,PA0=0 MOVAL,AH MOVDX,800H ；送A口地址KS2: OUTDX,AL MOVDX,802H ；送C口地址 INAL,DX ；從C口讀入行值 ANDAL,0FH CMPAL,0FH ；讀入的值與0FH比較 JNZKS3 ；不為0即有鍵按下轉(zhuǎn)KS3 ROLAH,1 ；第二列掃描值 MOVAL,AH MOVDX,800H ；送A口地址 ANDAL,01H ；8列是否已掃描完成？ JNZKS2 ；沒有，繼續(xù)檢查下一列 RETKS3: MOVBH,AL ；保存按鍵值到BHKS4: CALLDLY10MS ；調(diào)用延時(shí)程序 CALLK_CHK ；檢查鍵盤有無(wú)按鍵 JNZKS4 ；等待按鍵釋放

CALLKEYP ；調(diào)用按鍵處理子程序 RETKEY ENDP*按鍵的行值、列值分別在BH、AH寄存器中2/4/202356第2章輸入通道接口技術(shù)1、定時(shí)掃描法設(shè)8255A的4個(gè)口分別為801H－803H，初始化時(shí)已設(shè)A口為輸出，C口為輸入，則鍵盤掃描程序：(1)檢查有無(wú)按鍵子程序(K_CHK）(2)求按鍵鍵值子程序（KEY）(3)按鍵處理子程序*按鍵的行值、列值分別在BH、AH寄存器中KEYP PROCNEAR ；按鍵處理 子程序 MOVBL,0 ；KP1: INCBL ； SHRAH,1 ； JCKP1 ； DECBL ；BL得到第幾列

ANDBH,0FH

；取低4位 MOVCL,0 ； KP2:

INCCL ； SHRBH,1 ；

JCKP2 ； DECCL ； MOVBH,CL

；BH得到第幾行 MOVAL,08H MULBH ；行值×8 ADDAL,BL ；得到實(shí)際按鍵值

SHLAL,1 ； MOVBX,AX ； JMPK_TAB[BX] ；根據(jù)按鍵值轉(zhuǎn)移K_TAB: JMPSHORTKEY00 ； JMPSHORT