通道接口技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1通道接口技術(shù)通道接口技術(shù)(jsh)第一頁(yè)，共64頁(yè)。第1頁(yè)/共64頁(yè)第二頁(yè)，共64頁(yè)。以適用于輸入輸出。第2頁(yè)/共64頁(yè)第三頁(yè)，共64頁(yè)。第3頁(yè)/共64頁(yè)第四頁(yè)，共64頁(yè)。第4頁(yè)/共64頁(yè)第五頁(yè)，共64頁(yè)。第5頁(yè)/共64頁(yè)第六頁(yè)，共64頁(yè)。第6頁(yè)/共64頁(yè)第七頁(yè)，共64頁(yè)。第7頁(yè)/共64頁(yè)第八頁(yè)，共64頁(yè)。使用。第8頁(yè)/共64頁(yè)第九頁(yè)，共64頁(yè)。要程序進(jìn)行控制。第9頁(yè)/共64頁(yè)第十頁(yè)，共64頁(yè)。第10頁(yè)/共64頁(yè)第十一頁(yè)，共64頁(yè)。第11頁(yè)/共64頁(yè)第十二頁(yè)，共64頁(yè)。第12頁(yè)/共64頁(yè)第十三頁(yè)，共64頁(yè)。第13頁(yè)/共64頁(yè)第十四頁(yè)，共64頁(yè)。第14頁(yè)/共64頁(yè)第十五頁(yè)，共64頁(yè)。第1

2、5頁(yè)/共64頁(yè)第十六頁(yè)，共64頁(yè)。第16頁(yè)/共64頁(yè)第十七頁(yè)，共64頁(yè)。第17頁(yè)/共64頁(yè)第十八頁(yè)，共64頁(yè)。 第18頁(yè)/共64頁(yè)第十九頁(yè)，共64頁(yè)。較雜亂。鑒于以上幾點(diǎn)需要用接口作為兩者的橋梁。第19頁(yè)/共64頁(yè)第二十頁(yè)，共64頁(yè)。第20頁(yè)/共64頁(yè)第二十一頁(yè)，共64頁(yè)。第21頁(yè)/共64頁(yè)第二十二頁(yè)，共64頁(yè)。第22頁(yè)/共64頁(yè)第二十三頁(yè)，共64頁(yè)。第23頁(yè)/共64頁(yè)第二十四頁(yè)，共64頁(yè)。第24頁(yè)/共64頁(yè)第二十五頁(yè)，共64頁(yè)。第25頁(yè)/共64頁(yè)第二十六頁(yè)，共64頁(yè)。此外。還有接口(ji ku)端口的地址譯碼電路、第26頁(yè)/共64頁(yè)第二十七頁(yè)，共64頁(yè)。第27頁(yè)/共64頁(yè)第二十八頁(yè)，共64頁(yè)

3、。第28頁(yè)/共64頁(yè)第二十九頁(yè)，共64頁(yè)。第29頁(yè)/共64頁(yè)第三十頁(yè)，共64頁(yè)。數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器示意圖信號(hào)說(shuō)明:D數(shù)字量輸入信號(hào) (8位. 10位. 12位. 16位等)A-模擬量輸出信號(hào)(5V 10V等)Vref參考(cnko)電壓 31223()2222noutFSRnBBBBVV第30頁(yè)/共64頁(yè)第三十一頁(yè)，共64頁(yè)。R2R4R8RAB4B3B2B1(MSB)(LSB)VoutIoutRfE)2222(24433221BBBBRREVoutf第31頁(yè)/共64頁(yè)第三十二頁(yè)，共64頁(yè)。、當(dāng)D為“1”時(shí)開(kāi)關(guān)接運(yùn)放的點(diǎn)，為“0”時(shí)開(kāi)關(guān)接地。第32頁(yè)/共64頁(yè)第三十三頁(yè)，共64頁(yè)。D/A的組

4、成(z chn)框圖T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器第33頁(yè)/共64頁(yè)第三十四頁(yè)，共64頁(yè)。第34頁(yè)/共64頁(yè)第三十五頁(yè)，共64頁(yè)。 R-2RT R-2RT型電阻型電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 梯形電阻梯形電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A A、B B、C C、D D任意任意一點(diǎn)，其右邊的電阻一點(diǎn)，其右邊的電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)等效電網(wǎng)絡(luò)等效電阻阻(dinz)(dinz)均等于均等于R R 。 S S為電子為電子(dinz)(dinz)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)。 當(dāng)當(dāng) D=0時(shí)時(shí) S 接地；當(dāng)接地；當(dāng) D=1時(shí)時(shí) S 接接“地地”（虛地）（虛

5、地）?；鶞?zhǔn)電源基準(zhǔn)電源并行數(shù)字輸入并行數(shù)字輸入電子開(kāi)關(guān)電子開(kāi)關(guān)模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3-UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_第35頁(yè)/共64頁(yè)第三十六頁(yè)，共64頁(yè)。RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO8ABCDIo1Io2_+當(dāng)當(dāng) D=0 D=0時(shí)時(shí)S S 接地接地(jid)(jid)；當(dāng)；當(dāng) D=1 D=1時(shí)時(shí)S S 接接“地地”（虛地），（虛地），R-2RTR-2RT型電阻型電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)的等網(wǎng)絡(luò)的等效電路效電路即不論模擬開(kāi)關(guān)接到左邊(zu

6、 bian)還是右邊，電阻2R一端總是零電位。其等效電路如圖：RRUREFII =UREFR 梯形電阻網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D任意一點(diǎn)，其右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻均等于R 。第36頁(yè)/共64頁(yè)第三十七頁(yè)，共64頁(yè)。I=UREFR RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I3343222III2432222III1421222III0410222III2RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_Io1 =I3I2I1I0+=（D3 23 +D2 22 + D12124I + D020）UO= Rf

7、I01= （D3 23 +D2 22 + D12124Rf I + D020）UO= (D3 23+D2 22+D121+D020) UREF Rf24 RUO= (Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020) UREF Rf2n R第37頁(yè)/共64頁(yè)第三十八頁(yè)，共64頁(yè)。 二、二、D/AD/A的主要的主要(zhyo)(zhyo)技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)是指最小輸出電壓（是指最小輸出電壓（ 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)(duyng)(duyng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為的輸入二進(jìn)制數(shù)為1 1 ）與）與最大輸出電壓最大輸出電壓( (對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)(duyng)(duyng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位

8、全為1)1)之比。之比。 例如例如(lr)十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：分辨率分辨率= =1/（2n-1）1210-10.0011、 分分 辨辨 率率: : 第38頁(yè)/共64頁(yè)第三十九頁(yè)，共64頁(yè)。5、穩(wěn)定時(shí)間： 數(shù)據(jù)變化量滿刻度時(shí)，達(dá)到(d do)終值1/2LSB時(shí)所需要的時(shí)間。 4、輸入編碼： 一般(ybn)為二進(jìn)制編碼、BCD碼、符號(hào)-數(shù)值碼等。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時(shí)間稱(chēng)為轉(zhuǎn)換速度。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時(shí)間稱(chēng)為轉(zhuǎn)換速度。3、 轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度：表示實(shí)際輸出的電壓值與理想表示實(shí)際輸出的電壓值與理想(lxing)(lxing)的輸出電壓值之間的的

9、輸出電壓值之間的差別。差別。2、 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度：第39頁(yè)/共64頁(yè)第四十頁(yè)，共64頁(yè)。在滿刻度范圍內(nèi)，偏離在滿刻度范圍內(nèi)，偏離(pinl)(pinl)理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。一般用最低有效一般用最低有效(yuxio)(yuxio)位（位（LSBLSB）的分?jǐn)?shù)來(lái)表示。為）的分?jǐn)?shù)來(lái)表示。為0.010.01-0.8-0.8 7 7、工作溫度范圍、工作溫度范圍(fnwi)(fnwi) 較好的較好的D DA A轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍(fnwi)(fnwi)為為-40-85-40-85 較差的較差的D DA A轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍(fnwi)(fn

10、wi)為為0-0-70 70 6、線性誤差線性誤差數(shù)字量輸入模擬量輸出 理想特性實(shí)際滿刻度 線性誤差第40頁(yè)/共64頁(yè)第四十一頁(yè)，共64頁(yè)。第41頁(yè)/共64頁(yè)第四十二頁(yè)，共64頁(yè)。第42頁(yè)/共64頁(yè)第四十三頁(yè)，共64頁(yè)。第43頁(yè)/共64頁(yè)第四十四頁(yè)，共64頁(yè)。 C B A X接通接通 0 0 0 0 X0 0 0 0 1 X1 0 1 1 1 X7 1 全不通全不通第44頁(yè)/共64頁(yè)第四十五頁(yè)，共64頁(yè)。(fngd)第45頁(yè)/共64頁(yè)第四十六頁(yè)，共64頁(yè)。 在數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制中，被采集對(duì)象往往在數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制中，被采集對(duì)象往往(wngwng)(wngwng)是是連續(xù)變的物理量（如溫度、壓

11、力、聲波等），由于計(jì)算機(jī)只連續(xù)變的物理量（如溫度、壓力、聲波等），由于計(jì)算機(jī)只能處理離散的數(shù)字量，需要對(duì)連續(xù)變化的物理轉(zhuǎn)換為數(shù)字量能處理離散的數(shù)字量，需要對(duì)連續(xù)變化的物理轉(zhuǎn)換為數(shù)字量, ,這一操作過(guò)程就是這一操作過(guò)程就是A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。AnalogyDATAA/DCPUI/O第46頁(yè)/共64頁(yè)第四十七頁(yè)，共64頁(yè)。為離散數(shù)字信號(hào)第47頁(yè)/共64頁(yè)第四十八頁(yè)，共64頁(yè)。第48頁(yè)/共64頁(yè)第四十九頁(yè)，共64頁(yè)。、字量。7、控制器：用于協(xié)調(diào)通道切換，數(shù)據(jù)放大等工作。第49頁(yè)/共64頁(yè)第五十頁(yè)，共64頁(yè)。 A/D 轉(zhuǎn)換器的作用(zuyng)是將輸入的模擬量數(shù)字化。直接(zhji)轉(zhuǎn)換器：主要分

12、為 兩大類(lèi)：間接(jin ji)轉(zhuǎn)換器：逐次逼近型、并聯(lián)比較型等單積分型、雙積分型等一、一、A/D轉(zhuǎn)換器的作用轉(zhuǎn)換器的作用第50頁(yè)/共64頁(yè)第五十一頁(yè)，共64頁(yè)。逐次逐次(zh c)(zh c)逼近型逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器順順序序砝碼重量砝碼重量 比較判斷比較判斷砝碼去留砝碼去留18g 8g13g 留留 1 128g+4g 12g13g 去去 0 048g+4g+1g 13g=13g 留留 1 1逐次逼近的基本思想逐次逼近的基本思想(sxing)：類(lèi)似于用天平稱(chēng)物：類(lèi)似于用天平稱(chēng)物 結(jié)果結(jié)果(ji gu)表示表示第51頁(yè)/共64頁(yè)第五十二頁(yè)，共64頁(yè)。逐次逐次(zh c)逼近型逼近型A

13、/D轉(zhuǎn)換器原理框圖轉(zhuǎn)換器原理框圖電電壓壓比比較較器器輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量模擬信號(hào)輸入模擬信號(hào)輸入?yún)⒖茧妷簠⒖茧妷褐鸫伪浦鸫伪平拇嫫鹘拇嫫鱀/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器節(jié)節(jié)拍拍脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器輸輸 出出 寄存器寄存器CP第52頁(yè)/共64頁(yè)第五十三頁(yè)，共64頁(yè)。四四位位D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器1DQCDQCDQCDQC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比較(bjio)器節(jié)節(jié)拍拍脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器時(shí)鐘(shzhng)脈沖數(shù)碼(shm)寄存器d3d2d1d0逐次比較寄存器U0U+U+JKU0= (d323+d222+d121+d0

14、20)24URCC0C2C1C3C40 01 1000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D/A第53頁(yè)/共64頁(yè)第五十四頁(yè)，共64頁(yè)。順序順序d3 d2 d1 d0UA/V比較比較該位該位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1 0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近(bjn)UI的波形的波形四位四位(s wi)(s wi)逐次逼近型逐次

15、逼近型ADCADC的轉(zhuǎn)換過(guò)程的轉(zhuǎn)換過(guò)程UA逼近逼近(bjn)U1的波形的波形5.52O512346UA/V2341脈沖脈沖順序順序第54頁(yè)/共64頁(yè)第五十五頁(yè)，共64頁(yè)。二、二、A/D轉(zhuǎn)換器主要轉(zhuǎn)換器主要(zhyo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率：指）分辨率：指A/D轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓(diny) ，是反映是反映A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)最小模擬輸入值的敏感度轉(zhuǎn)換器對(duì)最小模擬輸入值的敏感度. 所以分辨率一般所以分辨率一般(ybn)(ybn)表示式為：表示式為： 分辨率分辨率=Vref/2=Vref/2位數(shù)（單極性）位數(shù)（單極性） 或或 分辨率分辨率= =（V+ref-V-ref)/2V+ref-V-ref)/2位數(shù)（雙極性）位數(shù)（雙極性） 通常是用通常是用A/D的位數(shù)來(lái)表示，比如的位數(shù)來(lái)表示，比如 8位、位、10位、位、12位等位等 所以，所以， A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量越多。其分辨率越高。轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量越多。其分辨率越高。 如如：8為為ADC滿量程為滿量程為5V,則分辨率為則分辨率為5000mV/256=