第2章 輸入輸出接口與過程通道

1、.1.第第2章章 輸入輸出接口與過程通道輸入輸出接口與過程通道 接口：接口： 是計算機與外部設(shè)備交換信息的橋梁，它包括輸是計算機與外部設(shè)備交換信息的橋梁，它包括輸入接口與輸出接口。入接口與輸出接口。 過程通道：過程通道： 是在工業(yè)控制計算機和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息是在工業(yè)控制計算機和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道，它包括模擬量輸入通道、傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道，它包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量（數(shù)字量）輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量（數(shù)字量）輸入通道、開關(guān)量輸出通道開關(guān)量輸出通道 (AI、AO、DI、DO) 。.2.微型計算機控制系統(tǒng)原理圖微型計算機控制系統(tǒng)原理圖打印機打

2、印機顯示終端顯示終端磁盤驅(qū)動器磁盤驅(qū)動器軟件軟件微微型型計計算算機機實時實時時鐘時鐘操作操作臺臺接口接口接口接口接口接口接口接口DADAADAD多路開關(guān)多路開關(guān)反多路開關(guān)反多路開關(guān)開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程通用外部設(shè)備通用外部設(shè)備主機及操作臺主機及操作臺過過 程程 通通 道道檢測及變送檢測及變送控制對象控制對象傳感器傳感器變送器變送器.3. 數(shù)據(jù)緩沖、地址譯碼、控制邏輯 微 型 計 算 機 工 業(yè) 現(xiàn) 場 設(shè) 備 輸出鎖存器 輸入緩沖器 輸入調(diào)理 輸出驅(qū)動 典型的開關(guān)量輸入輸出通道結(jié)構(gòu)圖典型的開關(guān)量輸入輸出通道結(jié)構(gòu)圖 用兩種狀態(tài)來表示的量稱為開關(guān)量

3、用兩種狀態(tài)來表示的量稱為開關(guān)量,數(shù)字量的輸入輸出同樣稱為開關(guān)量。數(shù)字量的輸入輸出同樣稱為開關(guān)量。按類型分有電平式和觸點式兩種按類型分有電平式和觸點式兩種:電平式為高電平或低電平；觸點式為觸點閉合或觸點斷開。電平式為高電平或低電平；觸點式為觸點閉合或觸點斷開。2. 1 開關(guān)量輸入輸出通道開關(guān)量輸入輸出通道.4.數(shù)字量開關(guān)量（開關(guān)、啟停、亮滅）：用數(shù)字量開關(guān)量（開關(guān)、啟停、亮滅）：用“0”0”和和“1” 1” 兩個量進兩個量進行描述，則二進制數(shù)碼每一位都可代表一個過程狀態(tài)。行描述，則二進制數(shù)碼每一位都可代表一個過程狀態(tài)。2.1.1 2.1.1 數(shù)字量輸入輸出接口數(shù)字量輸入輸出接口 1.1.數(shù)字量輸

4、入接口數(shù)字量輸入接口 三態(tài)門緩沖器三態(tài)門緩沖器74LS24474LS244（起緩沖作用，用來隔離輸入（起緩沖作用，用來隔離輸入與輸出）與輸出）有有8 8路開關(guān)量輸入路開關(guān)量輸入輸入控制指令：輸入控制指令：MOV DX, portMOV DX, port；產(chǎn)生；產(chǎn)生CSCS, ,；將片選端口地址；將片選端口地址portport傳送至傳送至DXDXIN AL, DXIN AL, DX；產(chǎn)生；產(chǎn)生IORIOR信號信號；將端口中的信息內(nèi)容輸入到；將端口中的信息內(nèi)容輸入到ALAL.5.2.2.數(shù)字量輸出接口數(shù)字量輸出接口鎖存：狀態(tài)量需保持到鎖存：狀態(tài)量需保持到下一新值的出現(xiàn)為止下一新值的出現(xiàn)為止8 8位

5、輸出鎖存器位輸出鎖存器74LS27374LS273 根據(jù)根據(jù)PCPC總線總線IOIO寫周期時寫周期時序關(guān)系，利用序關(guān)系，利用IOWIOW的后沿的后沿產(chǎn)生上升沿鎖存數(shù)據(jù)產(chǎn)生上升沿鎖存數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)輸出控制指令數(shù)據(jù)輸出控制指令MOV AL, DATA MOV AL, DATA MOV DX, port MOV DX, port OUT DX, ALOUT DX, AL；將；將ALAL中的數(shù)據(jù)輸出到中的數(shù)據(jù)輸出到DXDX中的片選地址端口中的片選地址端口.6.2.1.2 2.1.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)輸 入 調(diào) 理 電 路輸 入 緩 沖 器地址譯碼器生 產(chǎn) 過

6、 程P C 總 線.7.輸入調(diào)理電路輸入調(diào)理電路 信號調(diào)理把現(xiàn)場觸點的瞬間高壓、過電壓、抖動信號調(diào)理把現(xiàn)場觸點的瞬間高壓、過電壓、抖動等狀態(tài)信號經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護、濾波、隔離轉(zhuǎn)換成計算等狀態(tài)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。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 采用采用積分電路消除積分電路消除開關(guān)接觸抖動信號開關(guān)接觸抖動信號AOAOOA1.8.開關(guān)量輸入隔離及電平變換開關(guān)量輸入隔離及電平變換信號電平變換方法如圖信號電平變換方法如圖a所示。所示。實現(xiàn)這種信號變換隔離的電路如圖實現(xiàn)這種信號變換隔離的電路如圖b所示。所示。 R1 R3 R2 D +24V

7、1 +5V 1 光電耦合器 1 TTL 電平信號 過程開關(guān) 電平信號 10V 4V 1 0 t t 邏輯“0”區(qū) 邏輯“1”區(qū) 過渡區(qū) 圖圖a輸入電平變換輸入電平變換 圖圖b隔離及電平變換電路隔離及電平變換電路 .9.大功率輸入調(diào)理電路大功率輸入調(diào)理電路大功率系統(tǒng)中為了使接點工作可靠，接點兩大功率系統(tǒng)中為了使接點工作可靠，接點兩端至少要有端至少要有24V以上的直流電壓，干擾少，電以上的直流電壓，干擾少，電路簡單路簡單高壓與低壓之間采用高壓與低壓之間采用光電耦合器光電耦合器進行隔離進行隔離.10.2.1.3 2.1.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道1 1、數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)、數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)輸

8、 出 驅(qū) 動 器輸 出 鎖 存 器地址譯碼器生 產(chǎn) 過 程P C 總 線.11.2 2 開關(guān)量輸出驅(qū)動電路開關(guān)量輸出驅(qū)動電路在計算機控制系統(tǒng)中，開關(guān)量的輸出常常要求有一定的驅(qū)動能力，以在計算機控制系統(tǒng)中，開關(guān)量的輸出常常要求有一定的驅(qū)動能力，以控制不同的裝置。用的驅(qū)動電路有以下幾種：控制不同的裝置。用的驅(qū)動電路有以下幾種：1小功率驅(qū)動電路小功率驅(qū)動電路驅(qū)動發(fā)光二極管、驅(qū)動發(fā)光二極管、LED、小功率繼電器等，電路的驅(qū)動能力、小功率繼電器等，電路的驅(qū)動能力1040mA，用小功率的三極管或集成電路驅(qū)動。，用小功率的三極管或集成電路驅(qū)動。下下圖為典型的小功率驅(qū)動圖為典型的小功率驅(qū)動電路電路 。小功率驅(qū)

9、動電路小功率驅(qū)動電路 1 3.3K +5V 1 V 330 .12.功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路 在功率晶體管關(guān)閉時，繼電器線圈在功率晶體管關(guān)閉時，繼電器線圈J是感性負載是感性負載,會會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，續(xù)流二極管續(xù)流二極管D為產(chǎn)生的反為產(chǎn)生的反電動勢提供旁路通道，保護晶體管。電動勢提供旁路通道，保護晶體管。.13.2中功率驅(qū)動電路中功率驅(qū)動電路驅(qū)動中功率繼電器、電磁開關(guān)，要求驅(qū)動中功率繼電器、電磁開關(guān)，要求50500mA的驅(qū)動能力，用的驅(qū)動能力，用達林頓復(fù)合晶體管或中功率三極管來驅(qū)動。目前常用達林頓陣列驅(qū)動達林頓復(fù)合晶體管或中功率三極管來

10、驅(qū)動。目前常用達林頓陣列驅(qū)動器如器如MC1412、MC1413、MC1416等來驅(qū)動中功率負載。等來驅(qū)動中功率負載。下下圖是圖是MC1416的結(jié)構(gòu)圖及每個復(fù)合管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)圖及每個復(fù)合管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 B VT2 VT1 R2 7.2K 3K R0 10.5K E C 13 4 4C 4B 14 3 3C 3B 15 2 2C 2B 16 1 1C 1B 10 7 7C 7B 11 6 6C 6B 12 5 5C 5B 9 8 COM GND 1 1 1 1 1 1 1 R1 COM a）MC1416結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 b）復(fù)合管內(nèi)部結(jié)構(gòu)）復(fù)合管內(nèi)部結(jié)構(gòu)MC1416達林頓陣列驅(qū)動器達林頓陣列驅(qū)動

11、器.14.達林頓陣列輸出驅(qū)達林頓陣列輸出驅(qū)動繼電器電路動繼電器電路 達林頓陣列驅(qū)動器達林頓陣列驅(qū)動器MC1416，可驅(qū)動可驅(qū)動7個繼電器，個繼電器，帶內(nèi)部保護二極管，帶內(nèi)部保護二極管，以防以防MC1416組件組件反向擊穿反向擊穿.15.3大功率交流驅(qū)動電路大功率交流驅(qū)動電路固態(tài)繼電器（固態(tài)繼電器（SSR） 過零檢測電路可使交流電壓變化到零狀態(tài)過零檢測電路可使交流電壓變化到零狀態(tài)附近時讓電路接通，可減少干擾。電路接通以后，由觸發(fā)電路給出附近時讓電路接通，可減少干擾。電路接通以后，由觸發(fā)電路給出晶閘管器件的觸發(fā)信號。晶閘管器件的觸發(fā)信號。 輸入輸出間采用光電耦合器進行隔離輸入輸出間采用光電耦合器進

12、行隔離過零型固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)過零型固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)R1R2RLCSCRI/O接口+5V1過零檢測觸發(fā)電路交流電源DR1R2RLCSCRI/O接口+5V1過零檢測觸發(fā)電路交流電源D.16.2.2 模擬量輸入接口技術(shù)模擬量輸入接口技術(shù) 模擬量輸入接口一般由接口電路、控制電路、模模擬量輸入接口一般由接口電路、控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和電流電壓（數(shù)轉(zhuǎn)換器和電流電壓（I/V）變換器等構(gòu)成，其核）變換器等構(gòu)成，其核心是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱心是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱AD。2.2.1 AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器主要參數(shù)主要參數(shù)AD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。常用的

13、常用的AD轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式。逐次逼近式逐次逼近式： 轉(zhuǎn)換時間短（幾個微秒幾百個微秒），但抗干擾能力較差轉(zhuǎn)換時間短（幾個微秒幾百個微秒），但抗干擾能力較差。雙斜積分式雙斜積分式： 轉(zhuǎn)換時間長（幾十個毫秒幾百個毫秒），抗干擾能力較強。轉(zhuǎn)換時間長（幾十個毫秒幾百個毫秒），抗干擾能力較強。常用的逐次逼近式常用的逐次逼近式A / D換器換器 有有8位分辨率的位分辨率的ADC0809，12位分辨率的位分辨率的AD574等等。常用的雙斜積分式常用的雙斜積分式AD轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換器有3位半的位半的MC14433，4位半的位半的ICL7135等。等。 .17.AD轉(zhuǎn)換

14、器的主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標: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：通常用數(shù)字量的位數(shù)分辨率：通常用數(shù)字量的位數(shù)n（字長）來表示，如（字長）來表示，如8位、位、12位、位、16位等。即位等。即數(shù)字量的數(shù)字量的最低有效位最低有效位（LSB）對應(yīng)于滿量程輸入的）對應(yīng)于滿量程輸入的l2n。若。若n = 8，滿量程輸，滿量程輸入為入為5.12V，則，則LSB對應(yīng)于模擬電壓為：對應(yīng)于模擬電壓為：5.12V2820mV。線性誤差：線性誤差： 在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想

15、轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差。線性誤差常用誤差。線性誤差常用LSB的分數(shù)表示，如的分數(shù)表示，如1/2LSB或或1LSB。量程：即所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍，如量程：即所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍，如-5V+5V，010V，05V等。等。對基準電源的要求：是否要外接精密基準電源。對基準電源的要求：是否要外接精密基準電源。.18.AD轉(zhuǎn)換器的外部特性轉(zhuǎn)換器的外部特性表表2.1所示各廠家的所示各廠家的AD轉(zhuǎn)換器芯片的轉(zhuǎn)換啟動和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號命名。轉(zhuǎn)換器芯片的轉(zhuǎn)換啟動和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號命名。 表表2.1 2.1 幾種幾種A AD D轉(zhuǎn)換器芯片的引腳對照表轉(zhuǎn)換器芯片的引腳對照表WRCSC 芯芯 片片 轉(zhuǎn)換啟動轉(zhuǎn)換啟

16、動轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束ADC0816（0809）STARTEOCAD 570（571）B 0ADC 0804 ADC7570START =1ADC11315CONVCMDSTATUS下降沿下降沿ADC1210 AD 574CE （R ）= 0DRCBUSYSCCCCSSTSINTR.19.在選擇和使用在選擇和使用A AD D轉(zhuǎn)換器芯片時，除滿足轉(zhuǎn)換速度和分辨率要求之外，要轉(zhuǎn)換器芯片時，除滿足轉(zhuǎn)換速度和分辨率要求之外，要注意注意A AD D轉(zhuǎn)換器的連接特性，有以下幾點：轉(zhuǎn)換器的連接特性，有以下幾點：（1 1）A AD D轉(zhuǎn)換器芯片的轉(zhuǎn)換啟動信號是用電位啟動轉(zhuǎn)換器芯片的轉(zhuǎn)換啟動信號是用電位啟動( (則

17、需要一直保持電平則需要一直保持電平有效有效）還是脈沖沿啟動。）還是脈沖沿啟動。 （2 2）A AD D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)是否帶有三態(tài)門輸出鎖存器（轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)是否帶有三態(tài)門輸出鎖存器（有則可直接連接計有則可直接連接計算機數(shù)據(jù)總線算機數(shù)據(jù)總線）來輸出數(shù)字量。）來輸出數(shù)字量。（3 3）輸出數(shù)字量的形式，是二進制還是）輸出數(shù)字量的形式，是二進制還是BCDBCD碼（碼（可直接送顯示器進行十進可直接送顯示器進行十進制顯示制顯示）。）。 .20.l8位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809ADC0809采用雙列直插式采用雙列直插式封裝，共有封裝，共有2828條引腳。其條引腳。其引腳結(jié)構(gòu)如圖引腳結(jié)構(gòu)如圖

18、2-192-19所示。所示。（1 1）ININ7 7ININ0 0：8 8條模擬量條模擬量輸入通道輸入通道 （2 2）地址輸入和控制線：）地址輸入和控制線：4 4條條 （3 3）數(shù)字量輸出及控制）數(shù)字量輸出及控制線：線：1111條條 （4 4）電源線及其他：）電源線及其他：5 5條條IN5D7D6D0D1D2D3D4D5Vref(+)OEGNDVccADDCADC08091109876543220141516171819131211IN3IN4IN7IN6STARTEOCCLOCKVref(-)ALEADDAADDBIN0IN1IN22827262524232221.21. 帶帶8 8通道模擬

19、開關(guān)的通道模擬開關(guān)的8 8位位逐次逼近逐次逼近A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間100us, 100us, 線性誤差線性誤差1/2LSB1/2LSB，量程，量程5.12V5.12V.22.逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理 逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種采用對分搜索原理來實轉(zhuǎn)換器是一種采用對分搜索原理來實現(xiàn)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法，轉(zhuǎn)換的方法， （內(nèi)部將數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬量，再（內(nèi)部將數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬量，再與輸入模擬量進行比較）邏輯框圖如下圖所示。與輸入模擬量進行比較）邏輯框圖如下圖所示。-+OA模擬輸入Vx數(shù)字輸出啟動CKDONE控制邏輯N位寄存器N位D/A轉(zhuǎn)換器Vc比較器.23.從使用的

20、角度來看，任何一種從使用的角度來看，任何一種A AD D轉(zhuǎn)換器芯片一般具有以下輸出轉(zhuǎn)換器芯片一般具有以下輸出信號線：信號線：1 1轉(zhuǎn)換啟動線（輸入）：由系統(tǒng)控制器發(fā)出的控制信號，此信號轉(zhuǎn)換啟動線（輸入）：由系統(tǒng)控制器發(fā)出的控制信號，此信號有效，轉(zhuǎn)換開始。有效，轉(zhuǎn)換開始。2 2轉(zhuǎn)換結(jié)束線（輸出）：轉(zhuǎn)換完畢后由轉(zhuǎn)換結(jié)束線（輸出）：轉(zhuǎn)換完畢后由A AD D轉(zhuǎn)換器發(fā)出的狀態(tài)信轉(zhuǎn)換器發(fā)出的狀態(tài)信號，由它中斷或號，由它中斷或DMADMA傳送，或作查詢之用。傳送，或作查詢之用。3 3模擬信號輸入線：來自被轉(zhuǎn)換的對象，有單通道輸入與多通道模擬信號輸入線：來自被轉(zhuǎn)換的對象，有單通道輸入與多通道輸入之分。輸入之分

21、。 4 4數(shù)字信號輸出線數(shù)字信號輸出線: : 由由A/DA/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量送給轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量送給CPUCPU的數(shù)據(jù)線。數(shù)的數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線的根數(shù)表示據(jù)線的根數(shù)表示A AD D轉(zhuǎn)換器的分辨率。轉(zhuǎn)換器的分辨率。 .24. 8通道模擬開關(guān)及通道選擇通道模擬開關(guān)及通道選擇 實現(xiàn)實現(xiàn)8選選1操作操作 地址鎖存允許信號地址鎖存允許信號ALE （正脈沖）用于通道（正脈沖）用于通道選擇信號選擇信號C、B、A的鎖存的鎖存CBA通道通道000VIN0001VIN1 111VIN7 .25.轉(zhuǎn)換啟動：轉(zhuǎn)換啟動：START收到正脈沖收到正脈沖 ，開始轉(zhuǎn)換，開始轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束：轉(zhuǎn)換結(jié)束：EOC從低電平變?yōu)楦唠娖綇牡碗娖阶?/p>

22、為高電平 ，通知，通知CPU讀結(jié)果讀結(jié)果基準電壓：基準電壓：VREF=5.12V, VREF=0V，則量化單位，則量化單位 q=5.12/28V=20mV, 轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果DVIN/q三態(tài)輸出鎖存緩沖器用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出鎖存緩沖器用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果D，當輸出允許信號，當輸出允許信號OE為高電為高電平時，平時，D由輸出線由輸出線DO70上輸出；上輸出； OE為低電平時為低電平時DO70為高阻態(tài)為高阻態(tài)轉(zhuǎn)換時序轉(zhuǎn)換時序：.26.1212位位A AD D轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片AD574AAD574A引腳功能引腳功能 AD574為為28腳雙列直插式封裝，引腳排列如圖所示。腳雙列直插式封裝，引腳排列

23、如圖所示。.27.20VINMSBAGND 逐位 逼近寄存器 (SAR)8711115VDD272625242322212019181716 三態(tài) 輸出 鎖存緩沖器D7D6D5D4D3D2D1D0D11D10D9D82345628控制邏輯CS12/8A0R/CSTSEC D/A轉(zhuǎn)換器 AD565A 10V基準電源10VINREF INREF OUTBIP OFVEEVCCDGND101213149LSB時鐘電路比較器+-10K5K5KAD574A結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖 單通道單通道12位逐次逼近位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間25us, 誤差誤差1/2LSB，單極性或雙極性輸，單極性或

24、雙極性輸入，量程入，量程10V或或20V。下圖為其原理結(jié)構(gòu)框圖下圖為其原理結(jié)構(gòu)框圖. . .28.10V10Vinin、20V20Vinin、BIP OFFBIP OFF：模擬電壓信號輸入線，：模擬電壓信號輸入線， BIP OFFBIP OFF引腳可接引腳可接-5V-5V（- -5V5V+5V+5V輸入信號）或輸入信號）或-10V-10V（-10V-10V+10V+10V輸入信號）。輸入信號）。V VDDDD、V VEEEE：模擬電路電源輸入線。：模擬電路電源輸入線。AGNDAGND：模擬電路接地線。：模擬電路接地線。 V VCCCC：數(shù)字電路電源輸入線。：數(shù)字電路電源輸入線。DGNDDGND

25、：數(shù)字電路公共接地線。：數(shù)字電路公共接地線。 REF OUTREF OUT：內(nèi)部基準電源輸出線。：內(nèi)部基準電源輸出線。REF INREF IN：A AD D轉(zhuǎn)換基準電壓輸入線。轉(zhuǎn)換基準電壓輸入線。 ：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號線。：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號線。DODO0 0DODO1111轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出線，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出線， D D0 0最低有效位最低有效位LSBLSB，D D1111最高有效位最高有效位MSBMSB。CECE：片使能信號輸入線。：片使能信號輸入線。 ：片選信號輸入線。：片選信號輸入線。STSCSAD574AAD574A各引腳特性如下：各引腳特性如下：.29. / / ：讀、起動轉(zhuǎn)換控制信號輸入線讀

26、、起動轉(zhuǎn)換控制信號輸入線，當為高電平時；表示讀取，當為高電平時；表示讀取A AD D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，當為低電平時，表示起動換數(shù)據(jù)，當為低電平時，表示起動A AD D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。1212 ：1212位、位、8 8位數(shù)據(jù)讀取方式選擇輸入線位數(shù)據(jù)讀取方式選擇輸入線，當接在當接在V VCCCC上時，進行上時，進行1212位數(shù)據(jù)讀取操作，位數(shù)據(jù)讀取操作，當接在數(shù)字地上時，與當接在數(shù)字地上時，與A A0 0信號配合，進行高信號配合，進行高8 8位、低位、低4 4位數(shù)據(jù)讀取操作。位數(shù)據(jù)讀取操作。 A A0 0：字節(jié)選擇控制輸入線字節(jié)選擇控制輸入線，在起動在起動A AD D轉(zhuǎn)換時，為低電平，產(chǎn)生轉(zhuǎn)換時，為低電平，

27、產(chǎn)生1212位的轉(zhuǎn)換，當為高電平時，只產(chǎn)生位的轉(zhuǎn)換，當為高電平時，只產(chǎn)生8 8位的轉(zhuǎn)換。位的轉(zhuǎn)換。在讀取數(shù)據(jù)操作時，此線為低電平，輸出高在讀取數(shù)據(jù)操作時，此線為低電平，輸出高8 8位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，當為高電平時，位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，當為高電平時，輸出低輸出低4 4位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。接在位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。接在V VCCCC上，則不起作用。上，則不起作用。 C8R R.30.結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 AD574內(nèi)部集成有轉(zhuǎn)換時鐘，參考電壓源內(nèi)部集成有轉(zhuǎn)換時鐘，參考電壓源和三態(tài)輸出鎖存器，因此使用方便，可直接和三態(tài)輸出鎖存器，因此使用方便，可直接和微機接口，不需要外接時鐘電路。和微機接口，不需要外接時鐘電路。 ADC0809

28、的輸入模擬電壓為的輸入模擬電壓為0+5V，是，是單極性的。而單極性的。而AD574的輸入模擬電壓既可是的輸入模擬電壓既可是單極性也可是雙極性。單極性也可是雙極性。 AD574的數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為的數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為8位，位，也可設(shè)定為也可設(shè)定為12位。位。.31.單、雙極性應(yīng)用單、雙極性應(yīng)用 輸入可以是輸入可以是10V或者或者20V單極性（單極性（010或或020V）：）：BIP OFF接接0V 雙極性（雙極性（55或或1010V）：）：BIP OFF接接10VVVout+VREF-VREF00HFFH80HB.32.轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出控制：轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出控制： CE、CS均為片選信號，均為片

29、選信號，R/C為讀啟控制信號為讀啟控制信號引腳引腳12/8=1：D11-D0并行輸出；并行輸出； 引腳引腳12/8=0：D11-D4（高（高8位）位）和和D3-D0（低（低4位）位）分時輸出；分時輸出； 控制邏輯（啟動轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程、控制轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出）控制邏輯（啟動轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程、控制轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出）CECSR/C12/8A0操作功能操作功能100X0啟動啟動12位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換10001啟動啟動8位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換1011X輸出輸出12位數(shù)字位數(shù)字10100輸出高輸出高8位數(shù)字位數(shù)字10101輸出低輸出低4位數(shù)字位數(shù)字0XXXX無操作無操作X1XXX無操作無操作.33.轉(zhuǎn)換進行：狀態(tài)輸出信號轉(zhuǎn)換

30、進行：狀態(tài)輸出信號STS為高電平為高電平 轉(zhuǎn)換結(jié)束：轉(zhuǎn)換結(jié)束：STS從高電平轉(zhuǎn)為低電平從高電平轉(zhuǎn)為低電平 轉(zhuǎn)換時序：轉(zhuǎn)換時序： 啟動啟動CE 1CE 1、CS 0CS 0、R/C 0R/C 0、A A0 0( (0 0 啟動啟動1212位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換; ;1 1 啟動啟動8 8位轉(zhuǎn)換）、位轉(zhuǎn)換）、STS 01STS 01.34.轉(zhuǎn)換時序：讀轉(zhuǎn)換時序：讀CE 1、CS 0、R/C 1、A0(0 輸出高輸出高8位位/1 輸出低輸出低4位）位）、STS 0.35. 為簡化接口設(shè)計，可將為簡化接口設(shè)計，可將AD芯片與并行接口芯片與并行接口芯片芯片8255A連接連接 8255A內(nèi)部有內(nèi)部有A、B、C口和控

31、制口，控制口口和控制口，控制口可以控制可以控制C口按指定位置口按指定位置0或或1D7D0D6D5D4D3D2D101/0000000。01/000000101/00001112.2.2 2.2.2 模擬量輸入接口設(shè)計模擬量輸入接口設(shè)計.36.ADC0809與與8255A接口接口 8255A的的A口為數(shù)據(jù)輸入端口為數(shù)據(jù)輸入端 ，C口上口上半部分為輸入，下半部分為輸出半部分為輸入，下半部分為輸出PC0-PC2 通道地址通道地址ABC ，輸出，輸出3位地址鎖存位地址鎖存PC3 ALE（地址鎖存運行信號）（地址鎖存運行信號）和和START，啟動轉(zhuǎn)換，啟動轉(zhuǎn)換 PC7 OE（輸出允許信號）和（輸出允許信

32、號）和EOC（輸出信號），檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束，（輸出信號），檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束，CPU通過查詢通過查詢PC7狀態(tài)進行控制輸狀態(tài)進行控制輸入過程入過程 8255A系統(tǒng)分配地址為系統(tǒng)分配地址為2C0H2C3H。.37.ADC0809ADC0809PROC NEAR PROC NEAR MOV CX,8; MOV CX,8; 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù) CLD; CLD; DIDI自動增量，作用后自動增量，作用后STOSSTOS MOV BL,00H ; MOV BL,00H ; 模擬通道地址模擬通道地址 LEA DI,DATABUFLEA DI,DATABUF； 字串存儲地址字串存儲地址 NEXTA: NEXTA: M

33、OV DX,02C2H MOV DX,02C2H ；C C口地址放入口地址放入DXDXMOV AL,BL MOV AL,BL OUT DX,AL OUT DX,AL INC DX INC DX ；（DXDX）1, 1, 02C3H控制口地址控制口地址MOV AL,00000111BMOV AL,00000111B；輸出啟動信號，上升輸出啟動信號，上升沿鎖存地址沿鎖存地址 OUT DX,ALNOP NOP NOP NOP NOP NOP MOV AL,00000110BMOV AL,00000110B；下降沿下降沿, , 形成形成ALE, ALE, START START 脈沖脈沖.38.OUT

34、 DX,AL OUT DX,AL DEC DX DEC DX NOSC:NOSC:IN AL, DX; IN AL, DX; 檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束信號檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 TEST AL,80H; TEST AL,80H; 10000000,10000000,與操作測試最高位與操作測試最高位是否為是否為0 0 JNZ NOSC; JNZ NOSC; EOC=1, EOC=1, 則等待，檢測則等待，檢測EOCEOC下降沿下降沿 NOEOC: NOEOC: IN AL, DX; IN AL, DX; TEST AL,80H TEST AL,80H JZ NOEOC; JZ NOEOC; EOC=0, EOC=

35、0, 則等待，檢測則等待，檢測EOCEOC上升沿，上升沿，轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOV DX,02C0H; MOV DX,02C0H; 轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 IN AL,DX IN AL,DX STOS DATABUF; STOS DATABUF; 保存結(jié)果保存結(jié)果 INC BL; INC BL; 修改模擬通道地址修改模擬通道地址 LOOP NEXTALOOP NEXTA； CX-1CX-1，CX0CX0則循環(huán)則循環(huán) RET RET ADC0809 ADC0809 ENDPENDP.39.AD574AD574與與8255A8255A接口接口 AD574AD574的的12/812

36、/8接接5V5V，A0A0接地，工作于接地，工作于1212位轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)換和讀出方式。換和讀出方式。 8255A8255A的的A A口、口、B B口數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)輸入端輸入端 C C口上半部分為輸入，口上半部分為輸入，下半部分為輸出。下半部分為輸出。PC0-PC2 R/PC0-PC2 R/C C，CSCS，CE CE 控制邏輯信號控制邏輯信號 PC7 STSPC7 STS，檢測轉(zhuǎn)，檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束換結(jié)束(10) (10) 8255A8255A系統(tǒng)地址系統(tǒng)地址2C0H2C3H2C0H2C3H。078.40.轉(zhuǎn)換時序：轉(zhuǎn)換時序： 啟動啟動 CE 1CE 1、CS 0CS 0、R/C 0R/C 0、A0A0( (

37、0 0 啟動啟動1212位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換; ;1 1 啟動啟動8 8位轉(zhuǎn)換）、位轉(zhuǎn)換）、STS 01STS 01; ; 讀讀 CE 1CE 1、CS 0CS 0、R/C 1R/C 1、A0A0( (0 0 輸出高輸出高8 8位位/ /1 1 輸出低輸出低4 4位）、位）、STSSTS 0 0程序：程序：MOV DX,02C2HMOV DX,02C2H ；使使CSCS,R/,R/C C為低電平為低電平 MOV AL,00HMOV AL,00H OUT DX,ALOUT DX,AL ；傳輸?shù)絺鬏數(shù)?255A8255A的的C C口（口（PC1、PC0）NOP NOP NOP NOP MOV AL,04H

38、MOV AL,04H ；0000010000000100OUT DX,ALOUT DX,AL；使使CECE（PC2）=1, =1, 啟動轉(zhuǎn)換啟動轉(zhuǎn)換 NOP NOP NOP NOP MOV AL,03HMOV AL,03H ；00000011OUT DX,ALOUT DX,AL；使使CE=0CE=0，CSCS, R/, R/C C1 1，啟動完畢，啟動完畢 POLLING:POLLING:IN AL,DX;IN AL,DX; 查詢查詢C C口得口得STSSTS狀態(tài)狀態(tài) TEST AL,80HTEST AL,80H；10000000,10000000,測試最高位測試最高位PC7是否為是否為0 0

39、 JNZ POLLING;JNZ POLLING; STS=1 STS=1 則等待，檢測下降沿（即轉(zhuǎn)換結(jié)束）則等待，檢測下降沿（即轉(zhuǎn)換結(jié)束） MOV AL,01HMOV AL,01H；使使CSCS0 0,R/,R/C C1, 1, 準備讀準備讀.41.OUT DX,AL OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,05H;MOV AL,05H;0000010100000101使使CE=1,CE=1,允許讀出允許讀出OUT DX,AL OUT DX,AL MOV DX,02C0H MOV DX,02C0H ；PAPA端口端口IN AL,DX ;IN AL,DX ; 讀高讀高4 4位位DB1

40、1-DB8DB11-DB8; ; AND AL, 0FH AND AL, 0FH ；PA4PA7PA4PA7清零清零MOV BH,ALMOV BH,AL；存高存高4 4位位DB11-DB8 INC DX INC DX ；PB端口端口IN AL,DX IN AL,DX ；讀低讀低8 8位位DB7-DB0DB7-DB0 MOV BL,AL MOV BL,AL INC DX INC DX ；PC端口端口MOV AL,03HMOV AL,03H；0000001100000011，使，使CECE0 0，CSCS1 1OUT DX,AL;OUT DX,AL; 結(jié)束讀出操作結(jié)束讀出操作.42.模擬量輸入通道

41、把模擬信號轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字信號，模擬量輸入通道把模擬信號轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字信號，送入計算機中。送入計算機中。傳感器是將生產(chǎn)過程工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的裝置。傳感器是將生產(chǎn)過程工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的裝置。變送器將溫度、壓力、流量等的電信號變成統(tǒng)一的變送器將溫度、壓力、流量等的電信號變成統(tǒng)一的010mA或或420mA電流信號電流信號傳輸?shù)难b置?？梢员苊獾蛡鬏?shù)难b置?？梢员苊獾碗娖侥M信號的傳輸不便。電平模擬信號的傳輸不便。(A/D和和D/A轉(zhuǎn)化器處理的一般轉(zhuǎn)化器處理的一般是電壓信號，因此需要是電壓信號，因此需要I/V和和V/I變換變換）2.3 模擬量輸入通道模擬量輸入通道.43.模擬量輸入通道的組成結(jié)

42、構(gòu)模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu) 包括包括 I/V變換變換微機進行各級控制微機進行各級控制.44.1. I/V1. I/V變換變換 電流輸出電流輸出 儀表儀表DDZ-DDZ-：0 010mA 10mA 儀表儀表DDZ-,DDZ-SDDZ-,DDZ-S：4 420mA 20mA 無源無源I/VI/V變換（利用無源器件電阻完成）變換（利用無源器件電阻完成） 0 010mA:10mA:R1 100R1 100 R2 500R2 5000 05V5V輸出（輸出（IRIR2 2） 4 420mA:20mA:R1 100R1 100R2 250R2 2501 15V5V輸出輸出.45.有源有源I/VI/V變換（

43、利用有源器件運算放大器完成）變換（利用有源器件運算放大器完成） 同相放大器倍數(shù)同相放大器倍數(shù) A=1+R4/R3A=1+R4/R30 010mA10mA輸入輸入: : R1 200R1 200 R3 100kR3 100k R4 150kR4 150k A2.5，對應(yīng)于對應(yīng)于0 05V5V輸出輸出4 420mA20mA輸入輸入: : R1 200R1 200 R3 100k R3 100k R4 25k R4 25k A1.25，對應(yīng)于對應(yīng)于1 15V5V輸出輸出 ViViVi.46.2. 多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器 多路開關(guān)用來切換模擬電壓信號的元件。多路開關(guān)用來切換模擬電壓信號的元件?？蓪⒏骺蓪?/p>

44、各個輸入信號依次地或隨機地連接到公用放大器或個輸入信號依次地或隨機地連接到公用放大器或A/DA/D轉(zhuǎn)換器上。轉(zhuǎn)換器上。理想工作狀態(tài)：開路電阻無窮大，導(dǎo)通理想工作狀態(tài)：開路電阻無窮大，導(dǎo)通電阻為電阻為0。要求切換速度快。要求切換速度快。 舉例：舉例：CD4051 單端單端8通道開關(guān)。其引腳結(jié)構(gòu)如圖通道開關(guān)。其引腳結(jié)構(gòu)如圖所示。所示。 IN/OUT19876543210111413121516 IN/OUTIN/OUT12304567OUT/ININHVssVccVDDABC.47. 譯碼器中譯碼器中C、B、A為二進制控制輸入端，改變?yōu)槎M制控制輸入端，改變C、B、A的數(shù)值，可以譯出的數(shù)值，可以譯

45、出8種狀態(tài)，并選中其中之一，使輸種狀態(tài)，并選中其中之一，使輸入輸出接通。當入輸出接通。當INH=1時，通道斷開；當時，通道斷開；當INH=0時，時，通道接通。改變圖中通道接通。改變圖中IN/OUT07及及OUT/IN的傳遞方向，的傳遞方向，則可用作多路開關(guān)或反多路開關(guān)。則可用作多路開關(guān)或反多路開關(guān)。 原理圖如下原理圖如下: 譯 碼 電 路 電 平 轉(zhuǎn) 換 電 路 IN0/OUT0 13 IN1/OUT1 14 IN2/OUT2 15 IN3/OUT3 12 IN4/OUT4 1 OUTC /INC 16 IN6/OUT6 2 IN7/OUT7 4 8 7 VDD VSS VEE A B C I

46、NH 3 IN5/OUT5 5 6 11 10 9 .48.通道選擇表（通道選擇表（INH為高電平時通道均不通）為高電平時通道均不通）.49.多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的擴展多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的擴展當采樣的通道比較多，可以將兩個或兩個以上的多路開當采樣的通道比較多，可以將兩個或兩個以上的多路開關(guān)并聯(lián)起來，組成關(guān)并聯(lián)起來，組成82或或162的多路開關(guān)。下面以的多路開關(guān)。下面以CD4051為例說明多路開關(guān)的擴展方法。兩個為例說明多路開關(guān)的擴展方法。兩個8路開關(guān)擴路開關(guān)擴展成展成16路的多路開關(guān)的方法，如圖所示。路的多路開關(guān)的方法，如圖所示。OUTOUTCCABBAD0D1D2D3CD4051CD4051INHINHS

47、1S8S1S8ININININ模擬輸入（1 8）模擬輸入（9 16）模擬輸出.用用CD4051多路開關(guān)組成的多路開關(guān)組成的16路模擬開關(guān)接線圖路模擬開關(guān)接線圖.50.3. 可編程放大器可編程放大器（PGAPGA） 通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均支持多個模擬通道，每個模擬通道的不一致，通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均支持多個模擬通道，每個模擬通道的不一致，所以需引入可編程放大器。在所以需引入可編程放大器。在MUX改變其通道序號時，放大電路也由改變其通道序號時，放大電路也由相應(yīng)的一組數(shù)字序列控制改變放大倍數(shù)。相應(yīng)的一組數(shù)字序列控制改變放大倍數(shù)。K1 + - RA Rf R1 Rf A R1 K2 K3 K4 RB3 RB2

48、 RB1 RB0 A0 A1 A2 A3 單運放可編程放大器單運放可編程放大器 .51.4. 采樣、量化及常用的采樣保持器采樣、量化及常用的采樣保持器 離散系統(tǒng)的采樣離散系統(tǒng)的采樣形式有周期采樣、形式有周期采樣、多階采樣和隨機多階采樣和隨機采樣。周期采樣采樣。周期采樣應(yīng)用最為廣泛。應(yīng)用最為廣泛。所謂周期采樣就所謂周期采樣就是以相同的時間是以相同的時間間隔進行采樣。間隔進行采樣。右圖給出了采樣右圖給出了采樣前后波形的變化。前后波形的變化。X*（t）采樣前后波形的變化）采樣前后波形的變化X(t)X (t)*ST(t)ttt0002T1T3T4T5T6T-2T -1T-3T-4T-5T.52.信號的

49、采樣信號的采樣 采樣過程：以周期時間間隔采樣過程：以周期時間間隔T T，把時間與幅，把時間與幅值連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿B串脈沖輸出信號。值連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿B串脈沖輸出信號。 為采樣寬度，即為采樣寬度，即K K閉合的時間。閉合的時間。香農(nóng)采樣定理：若信號的最高頻率為香農(nóng)采樣定理：若信號的最高頻率為fmax，只要采，只要采樣頻率樣頻率f 2fmax ，采樣信號就能唯一復(fù)現(xiàn)原信號。，采樣信號就能唯一復(fù)現(xiàn)原信號。 .53.量化量化 量化：用一組數(shù)碼逼近離散模擬信號的幅值。量化：用一組數(shù)碼逼近離散模擬信號的幅值。 量化過程：模擬信號量化過程：模擬信號 數(shù)字信號。數(shù)字信號。 量化單位：量化單位：A/

50、DA/D轉(zhuǎn)換器的最低有效位轉(zhuǎn)換器的最低有效位LSBLSB對應(yīng)的模擬量。對應(yīng)的模擬量。 q=(ymax-ymin)/(2n-1) 量化誤差：量化誤差： 1/2q.54. 必要性：必要性：AD轉(zhuǎn)換器都需要一定的時間完成量化及編轉(zhuǎn)換器都需要一定的時間完成量化及編碼的操作。在轉(zhuǎn)換過程中，如果模擬量變化，將直接影碼的操作。在轉(zhuǎn)換過程中，如果模擬量變化，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。此外，當在同步系統(tǒng)中，幾個并聯(lián)的量均響轉(zhuǎn)換精度。此外，當在同步系統(tǒng)中，幾個并聯(lián)的量均需要取同一瞬時的值。需要取同一瞬時的值。 采樣保持器的作用是：在采樣時，其輸出能夠跟隨輸入采樣保持器的作用是：在采樣時，其輸出能夠跟隨輸入變化；而在保持

51、狀態(tài)時，能使輸出值不變。其輸入輸出變化；而在保持狀態(tài)時，能使輸出值不變。其輸入輸出特性如圖所示。特性如圖所示。采樣保持器采樣保持器 采樣保持VinVoutS/HVinVout工作方式.55.孔徑時間孔徑時間tA/D：完成一次：完成一次A/D轉(zhuǎn)換需要的轉(zhuǎn)換需要的時間。時間。 孔徑誤差：采樣時刻的最大轉(zhuǎn)換誤差?？讖秸`差：采樣時刻的最大轉(zhuǎn)換誤差。 正弦信號受正弦信號受A AD D轉(zhuǎn)換時間的影響轉(zhuǎn)換時間的影響 .56.對于一定的轉(zhuǎn)換時間對于一定的轉(zhuǎn)換時間tA/D誤差的百分數(shù)和正弦波信號頻誤差的百分數(shù)和正弦波信號頻率成正比。率成正比。.57.采樣定理：采樣定理：只有采樣頻率大于最高信號頻率的只有采樣頻率

52、大于最高信號頻率的2倍，采倍，采樣信號和連續(xù)信號（輸入信號）的頻譜才是相等的，樣信號和連續(xù)信號（輸入信號）的頻譜才是相等的，采采樣信號才能唯一復(fù)現(xiàn)原信號樣信號才能唯一復(fù)現(xiàn)原信號。為確保為確保A/D轉(zhuǎn)換精度，需要限制信號頻率。當信號隨時轉(zhuǎn)換精度，需要限制信號頻率。當信號隨時間變化較快時，間變化較快時，A/D轉(zhuǎn)換器需要采樣保持器來保證轉(zhuǎn)換期轉(zhuǎn)換器需要采樣保持器來保證轉(zhuǎn)換期間輸入恒定，以提高輸入信號的頻率范圍。間輸入恒定，以提高輸入信號的頻率范圍。在在AD轉(zhuǎn)換之前加采樣保持器，可將采樣和轉(zhuǎn)換分轉(zhuǎn)換之前加采樣保持器，可將采樣和轉(zhuǎn)換分開，采樣用極短的時間以保證信號的精度，開，采樣用極短的時間以保證信號的

53、精度，AD轉(zhuǎn)換在轉(zhuǎn)換在保持期間進行，以便有足夠的時間完成。保持期間進行，以便有足夠的時間完成。連續(xù)信號和采樣信號連續(xù)信號和采樣信號 .58.最簡單的采樣保持電路是由一個電容器和一個開關(guān)組成，如圖最簡單的采樣保持電路是由一個電容器和一個開關(guān)組成，如圖a 所示；所示；典型的采樣保持器電路如圖典型的采樣保持器電路如圖b 所示。所示。 Vi Vo R C Vi Vo + + - - A。最簡單的采樣。最簡單的采樣/保持電路保持電路B。使用運放的典型采樣保持電路。使用運放的典型采樣保持電路.59.采樣保持器：把采樣保持器：把t=kT時刻的采樣值保持到時刻的采樣值保持到A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換結(jié)束。換結(jié)束。 采樣：采

54、樣：K閉合，閉合，CH快速充電，快速充電，VOUT跟隨跟隨VIN 保持：保持：K斷開，斷開，A2的輸入阻抗很高，的輸入阻抗很高，VOUT保持保持VC 緩慢變化的信號無需采樣保持器緩慢變化的信號無需采樣保持器采樣保持器的組成采樣保持器的組成.60.采樣保持器的主要參數(shù)采樣保持器的主要參數(shù) 采集時間（捕捉時間）：指從采樣開始到輸出穩(wěn)定采集時間（捕捉時間）：指從采樣開始到輸出穩(wěn)定之間的時間。之間的時間。 轉(zhuǎn)換速率：指輸出變化的最大速率，轉(zhuǎn)換速率：指輸出變化的最大速率， 單位單位Vs。 孔徑時間：從采樣轉(zhuǎn)入保持時，采樣開關(guān)完全斷開孔徑時間：從采樣轉(zhuǎn)入保持時，采樣開關(guān)完全斷開所需的時間。所需的時間。 下

55、跌率（衰減率）：在進入保持階段后，由于開關(guān)下跌率（衰減率）：在進入保持階段后，由于開關(guān)的漏電流及保持電容泄漏的漏電流及保持電容泄漏,輸出電壓會下降，以輸出電壓會下降，以mVs表表示。示。 .61.常用的采樣保持器常用的采樣保持器 隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，已生產(chǎn)出各隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，已生產(chǎn)出各種各樣的采樣種各樣的采樣/保持器。如用于一般目的有保持器。如用于一般目的有AD582、AD583、LF198/398等；用于高速等；用于高速的有的有THS-0025、THS-0060、THC-0030、THC-1500等；用于高分辨率的有等；用于高分辨率的有SHA1144、ADC1130等。等。

56、采樣保持器可分為三種：單片型、混合采樣保持器可分為三種：單片型、混合型和模塊型。型和模塊型。 常用的集成單片采樣保持常用的集成單片采樣保持器有器有LFl98/LF298LF398，三個系列工作，三個系列工作原理相同，僅工作參數(shù)略有不同。原理相同，僅工作參數(shù)略有不同。 LF398的控制電平為的控制電平為1時采樣，電平為時采樣，電平為0時保時保持；持； AD583相反。相反。.62.5. 5. 模擬量輸入通道設(shè)計模擬量輸入通道設(shè)計器件：器件：1212位位AD574A, AD574A, 采樣保持器采樣保持器LF398, LF398, 多路開關(guān)多路開關(guān)CD4051,CD4051,并行接口芯片并行接口芯

57、片8255A8255A 技術(shù)指標：技術(shù)指標：8 8通道模擬量輸入通道模擬量輸入1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換時間25us)25us)，量程，量程0 010V 10V 查詢應(yīng)答方式查詢應(yīng)答方式 電路邏輯：電路邏輯： CD4051通道多路選擇通道多路選擇-PC0-PC2, -PC0-PC2, 通道禁止通道禁止-PC3 -PC3 ADC574的的STS高電平正在轉(zhuǎn)換，低電平轉(zhuǎn)換結(jié)束；高電平正在轉(zhuǎn)換，低電平轉(zhuǎn)換結(jié)束；LF398 采樣保持控制引腳采樣保持控制引腳8：高電平采樣，低電平保持；：高電平采樣，低電平保持； LF398LF398采樣和保持采樣和保持-ADC547-ADC547的

58、的STS+STS+反相器反相器 AD574AAD574A的的R/R/C C, , CSCS, CE -PC4-PC6 , CE -PC4-PC6 轉(zhuǎn)換狀態(tài)檢測轉(zhuǎn)換狀態(tài)檢測STS-PA7 STS-PA7 數(shù)據(jù)輸入：高數(shù)據(jù)輸入：高4 4位位-PA0-PA3-PA0-PA3，低，低8 8位位-B-B口口.63.64. AD574APROC NEAR CLD LEA DI,BUF ；將緩沖區(qū)地址送入寄存器將緩沖區(qū)地址送入寄存器DIMOV BL,00000000B; 令令CE，CS, R/C, INH=0, 初始化初始化 MOV CX,8 ADC:MOV DX,2C2H ; C口地址口地址 MOV AL

59、,BL OUT DX,AL; 選擇多路開關(guān)，選擇多路開關(guān)，STS=0, LF398采樣采樣 NOP NOP OR AL,01000000B； 令令CE=1, 啟動轉(zhuǎn)換啟動轉(zhuǎn)換A/D OUT DX,AL； AND AL,10111111B； 令令CE=0, 形成啟動脈沖形成啟動脈沖 OUT DX,AL MOV DX,2C0H; A口地址口地址PULLINGIN AL,DX ； 測試測試STS，看轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，看轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 TEST AL,80H JNZ PULLING ；轉(zhuǎn)換期間轉(zhuǎn)換期間 STS1，LF398 0保持保持 MOV AL,BL OR AL,00010000B; 轉(zhuǎn)換結(jié)束，令轉(zhuǎn)換結(jié)

60、束，令R/C1，準備讀，準備讀.65.MOV DX,2C2H; OUT DX,AL OR AL,01000000B;令令 CE, R/C1，開始讀，開始讀 MOV DX,2C0H ; 讀讀A口高口高4位位 IN AL,DX AND AL,0FH MOV AH,AL ；高高4位存在位存在AH INC DX; 讀讀B口低口低8位位 IN AL,DX ；低低8位存在位存在AL STOSW; 數(shù)據(jù)存儲入數(shù)據(jù)存儲入BUF緩沖區(qū)緩沖區(qū) INC BL ; 更換通道更換通道LOOP ADC MOV AL,00111000B; CE=0，CS, R/C, INH=1, 芯片復(fù)位芯片復(fù)位 MOV DX,2C2H