《前向通道后向通道》PPT课件.ppt
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1、单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术17.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 7.1 7.1 前向通道和后向通道前向通道和后向通道 7.2 D/A7.2 D/A转换器转换器 7.3 A/D7.3 A/D转换器转换器 7.4 7.4 传感器及信号调理电路传感器及信号调理电路 7.5 7.5 驱动电路驱动电路单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术27.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 7.1 7.1 测控系统中前向和后向通道的构成测控系统中前向和后向通道的构成一、前向通道一、前向通道
2、1 1、模拟通道、模拟通道传感器传感器把非电量的模拟量(温度、压力、流量等)转换成电压或电流信号。把非电量的模拟量(温度、压力、流量等)转换成电压或电流信号。量程放大器量程放大器通常传感器输出的电压信号仅为毫伏级或微伏级,而通常传感器输出的电压信号仅为毫伏级或微伏级,而A/DA/D转换器要转换器要求的输入电压为几伏,因此必须用量程放大器进行信号放大。求的输入电压为几伏,因此必须用量程放大器进行信号放大。多路模拟开关多路模拟开关为使多个模拟信号能共用一个为使多个模拟信号能共用一个A/DA/D转换器,依次从多路模拟信号转换器,依次从多路模拟信号中选取一路转换。中选取一路转换。采样采样/保持电路保持
3、电路把连续不断变化的模拟量送入把连续不断变化的模拟量送入A AD D转换器之前进行时间上的离转换器之前进行时间上的离散。散。A/DA/D转换器转换器把模拟量转换为数字量。把模拟量转换为数字量。2 2、数字通道、数字通道整形电路整形电路使数字信号或开关量(编码器、行程开关、光电开关等信号)满足使数字信号或开关量(编码器、行程开关、光电开关等信号)满足TTLTTL电平要求。电平要求。光电隔离光电隔离防止现场干扰进入微型机。防止现场干扰进入微型机。三态缓冲三态缓冲现场信号在需要时进入微型机数据总线。现场信号在需要时进入微型机数据总线。单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机
4、原理及接口技术37.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 二、后向通道二、后向通道1、模拟通道、模拟通道D/A转换器转换器把数字量转换为使输出模拟量。把数字量转换为使输出模拟量。平滑滤波器平滑滤波器使输出模拟量连续。使输出模拟量连续。分路器分路器将转换后的模拟量依次分配到多个模拟设备,使多个设备能共用一将转换后的模拟量依次分配到多个模拟设备,使多个设备能共用一个个D/A转换器。转换器。2、数字通道、数字通道数据锁存数据锁存锁存数据总线输出信号锁存数据总线输出信号光电隔离光电隔离防止现场干扰防止现场干扰单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术4
5、7.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 7.2 D/A7.2 D/A转换器转换器 7.2.1 7.2.1 基本概念基本概念一、一、D/AD/A转换原理转换原理D/A转换器的核心电路是解码网转换器的核心电路是解码网络,解码网络的主要形式有两种:一络,解码网络的主要形式有两种:一种是权电阻网络;另一种是种是权电阻网络;另一种是T型电阻型电阻网络。网络。二、二、D/AD/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标D/A转换器的主要性能指标是分辨率和建立时间。转换器的主要性能指标是分辨率和建立时间。1、分辨率(、分辨率(Resolution)指最小模拟输出量(对应输入数字量仅最低位为指最
6、小模拟输出量(对应输入数字量仅最低位为1)与最大量(对应输入数字量)与最大量(对应输入数字量所有有效位为所有有效位为1)之比。通常用)之比。通常用D/A转换器输入的二进制数的位数来描述转换器输入的二进制数的位数来描述.2、建立时间(、建立时间(Setting Time)是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间,也可以认为是转换时间是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间,也可以认为是转换时间 D/A转换器有电压输出型和电流输出型两种输出方法,电流输出型需外接电流转换器有电压输出型和电流输出型两种输出方法,电流输出型需外接电流电压转换电路得到电压输出,一般外接运算放大器使用。电压转换电路得到
7、电压输出,一般外接运算放大器使用。单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术57.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 7.2.2 7.2.2 典型的典型的D/AD/A转换器芯片转换器芯片 DAC0832是是8位分辨率的位分辨率的D/A转换集成芯转换集成芯片,电流输出,电流建立时间片,电流输出,电流建立时间1s,输入数字,输入数字量量8位,与微机并行连接。位,与微机并行连接。单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术67.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 双缓冲工作方式双缓冲工作方式是指两个
8、寄存器分别是指两个寄存器分别接收转换数据。使两个输入寄存器具有各接收转换数据。使两个输入寄存器具有各自的地址,转换数据分别写入输入寄存器。自的地址,转换数据分别写入输入寄存器。而并联使两个而并联使两个DAC寄存器具有相同的地址,寄存器具有相同的地址,输入寄存器中的数据可以同时写入两个输入寄存器中的数据可以同时写入两个DAC寄存器,而后同时进行寄存器,而后同时进行D/A转换。此转换。此工作方式一般用来实现多路模拟信号的同工作方式一般用来实现多路模拟信号的同步输出。步输出。DAC0832内部有两个内部有两个8位寄存器:输入寄存器,位寄存器:输入寄存器,DAC寄存器。可实现三种工作方式:寄存器。可实
9、现三种工作方式:双缓冲、单缓冲和直通方式。双缓冲、单缓冲和直通方式。单缓冲工作方式单缓冲工作方式指两个寄存器在控指两个寄存器在控制信号作用下,同时接收转换数据。一制信号作用下,同时接收转换数据。一般用来实现一路信号模拟的输出。般用来实现一路信号模拟的输出。直通工作方式直通工作方式是指两个寄存器的控制信号全部接固定的有效电平,使数字量直接进入是指两个寄存器的控制信号全部接固定的有效电平,使数字量直接进入D/A转换器进行转换,不需单片机参与控制转换器进行转换,不需单片机参与控制 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术77.7.前向和后向通道接口技术前向和后
10、向通道接口技术 二、电压输出电路二、电压输出电路DAC0832电流输出型转换器两种电压输出电路。根据输出设备需要的信号极性选择。电流输出型转换器两种电压输出电路。根据输出设备需要的信号极性选择。1、单极性输出电路、单极性输出电路2、双极性输出电路、双极性输出电路单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术87.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 三、三、DAC0832DAC0832接口设计及应用程序举例接口设计及应用程序举例单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术97.7.前向和后向通道接口技术前向和后向
11、通道接口技术 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术107.7.前向和后向通道接口技术前向和后向通道接口技术 7.3 A/D7.3 A/D转换器转换器7.3.1 A/D7.3.1 A/D转换器工作原理转换器工作原理一、基本概念一、基本概念(1)逐次逼近型)逐次逼近型ADC逐次逼近型逐次逼近型ADC由比较器、由比较器、D/A转换器、比较寄存器转换器、比较寄存器SAR、时钟发生器以及控制逻、时钟发生器以及控制逻辑电路组成,将采样输入信号与已知电压不断进行比较,然后转换成二进制数。辑电路组成,将采样输入信号与已知电压不断进行比较,然后转换成二进制数。(2)并
12、行比较型)并行比较型ADC并行比较型并行比较型ADC是现今速度最快的模是现今速度最快的模/数转换器,通常称为数转换器,通常称为“闪烁式闪烁式”ADC。它由电。它由电阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四部分组成。阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四部分组成。(3)积分型)积分型ADC积分型积分型ADC又称为双斜率或多斜率又称为双斜率或多斜率ADC基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数,转换成与其平均值成正比的时间间隔。在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数,从而实现从而实现A/D转换
13、。转换。(4)压频变换型)压频变换型ADC压频变换型压频变换型ADC是先将输入模拟信号的电压转换成频率与其成正比的脉冲信号,然是先将输入模拟信号的电压转换成频率与其成正比的脉冲信号,然后在固定的时间间隔内对此脉冲信号进行计数,计数结果即为正比于输入模拟电压信号的后在固定的时间间隔内对此脉冲信号进行计数,计数结果即为正比于输入模拟电压信号的数字量。数字量。(5)-型型ADC-型型ADC是根据前一量值与后一量值的差值即所谓的增量的大小来进行量化编码。是根据前一量值与后一量值的差值即所谓的增量的大小来进行量化编码。单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术117
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