微型计算机原理与接口技术07__模数转换及数模转换.pdf免费

第7章模数转换及数模转换 • 7.1 概述 • 实时控制和测量系统中，被控制或被测量的对象，如温度、 压力、时间、流量、速度、电压和电流等都是连续变化的物 理量。所谓连续，包括两方面的含义：一方面从时间上来 说，它是随时间连续变化的；另一方面从数值上来说，它的 数值也是连续变化的。这种连续变化的物理量就是模拟量。 这种模拟量的数值和极性可以由传感器等进行测量，通常以 模拟电压或电流的形式输出。 • 当微型计算机参与控制时，微机要求的输入信号为数字量。 这里，“数字”也包含着两方面的意义：一方面，从时间上来 说，它是某一物理量在某一时刻的瞬时值；另一方面，从数 值上来说，它的数值是按某一最小单位的倍数变化的。显 然，不能把温度、压力、时间、电压等这样的模拟量直接送 入微机进行运算处理，必须先把它们变换成数字量，才能被 微机接受。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 1 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 一个完整的微机闭环实时控制系统示意图 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 2 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 7.2 传感器 • A/D转换器是将模拟的电信号转换成数字信号。所以将物理量 转换成数字量之前，必须先将物理量转换成电模拟量。传感 器是把非电量的模拟量（如温度、压力、流量等）转换成电 压或电流信号。 • 因此，传感器一般是指能够进行非电量和电量之间转换的敏 感元件。传感器的精度直接影响整个系统的精度，如果传感 器误差较大，则测量电路、放大电路以及A/D转换电路和微机 的处理都会受到影响。 • 物理量的多样性使得传感器的种类繁多，下面对几种常用的 传感器作以简单的介绍。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 3 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 1．温度传感器 • 热电偶是一种大量使用的温度传感器，它是利用热电势效应 来工作的，室温下的典型输出电压为毫伏数量级。温度测量 范围与热电偶的材料有关，常用的有镍铝-镍硅热电偶和铂铑- 铂热电偶。热电偶的热电势-温度曲线一般是非线性的，需要 采取措施进行非线性校正。 • 另一种温度传感器为热敏电阻，它是一种半导体新型感温元 件，具有负的电阻温度系数，当温度升高时，其电阻值减 小，在使用热敏电阻作为温度传感器时，将温度的变化反映 在电阻值的变化中，从而改变电压或电流值。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 4 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 2 ．湿度传感器 • 湿度传感器大多利用湿度变化引起其电阻值或电容量变化原 理制成，即将湿度变化转换成电量变化。 • 热敏电阻湿度传感器利用潮湿空气和干燥空气的热传导之差 来测定湿度，而氯化锂湿度传感器利用氯化锂在吸收水分之 后，其电阻值发生变化的原理来测量湿度。高分子湿度传感 器利用导电性高分子对水蒸汽的物理吸附作用引起电