模拟量输入输出接口技术.ppt

第9章 模拟量输入输出接口技术 9.1 模拟量输入接口技术 9. 2 A/D转换器的主要性能指标及分类 9.3 常用的A/D转换芯片 9.4 D/A转换器和接口技术 9.5 思考题与习题 第9章 模拟量输入输出接口技术 在单片机应用中，常常需要测量温度、湿度、流量、速度、液位、压力等多种模拟量，并通过输入接口传送给单片机CPU，需要输出模拟量去控制被控对象或用于显示。模拟量信号是连续变化的电压、电流信号，与数字量有本质上的区别，模拟量信号需要放大、滤波、线性化、信号变换等一系列的电路处理，把检测到的模拟量电压、电流信息变换成0-5V的电压信号，通过A/V转换电路转换成相应的数字量才能输入单片机处理。同样，单片机输出的数字量控制值，也往往要通过D/A转换电路变换成模拟量才能去控制被控对象或用于数据的显示。因此，模拟量的输入输出接口技术是单片机应用中的一个重要环节。 在单片机应用中，需要测量温度，湿度，流量，速度，液体，压力等大量模拟量，需要输出模拟量去控制被控对象或进行显示，模拟量的输入输出也是单片机的接口是一个重要的环节。模拟量信号是连续变化的电压，电流信号，与数字量有本质一的区别，需要对模拟量信号时放大，滤波，线性化，信号变换等电路处理，把测量的模拟量电压，电流信号变换成0-5V的电压信号，通过A/D转换电路，转换成相应的数字量才能输入单片机处理。同样，单片机的控制值，测量数据也往往要通过D/A转换电路变换成模拟量才能进行控制或显示。因此，模拟量的输入输出是单片机应用中的一个重要环节。 1.传感器的概念 传感器是把一种物理量（或化学量、生物量）转换成另一种与之有确定对应关系的物 理量（通常是电量）的装置。它是测量系统中最重要的环节。 传感器有许多种类，一种是以被测参数的性质来分，一种是以传感器的测量原理来分。 按被测量参数的性质来分，有热量类传感器，用于测量温度，热量，比热，压力，流量，风速等；有机械量类传感器，用于测量位移，应力，振动，加速度等；有成分量类传感器，用于测量各种气体、液体的成分、浓度、密度等。 按传感器测量原理来分，有电阻式、电感式、电容式、阻抗式、磁电式、热电式、压电式等。 传感器品种繁多，用途各异，但衡量传感器的基本参数主要有： 测量范围：传感器能正常工作的范围，在使用中不应使传感器过载，以免损坏元件，或造成大的测量误差。 线性度：传感器的输入与输出的关系，大部分传感器的输入、输出关系是非线性的，在使用中，要进行线性化处理。在采用单片机后，可以用软件的方法进行线性化处理，可以简化电路，获得较好效果。 灵敏度：传感器的输出与输入信号之比，灵敏度大的传感器，电路处理方便，我们希望传感器有较大的灵敏度。 互换性：同种传感器的特性参数的一不致性，传感器的互换性差，会给使用带来不方便。 2.温度、压力等常用传感器 在单片机应用中，常用的测量参数有温度，压力，湿度，液位等。我们对常用的传感器作一详细的介绍。 (1)温度传感器 温度是表示物体冷热程度的参数。是单片机应用中最基本的测量参数。 热电偶温度传感器 热电偶温度传感器是以热电效应为基础的，将任意两种不同的导体A-B组成一个闭合回路，只要它们的两个接点t1，t2的温度不同，在回路里就会产生热电动势，如图9.1所示： 2.温度、压力等常用传感器 在单片机应用中，常用的测量参数有温度，压力，湿度，液位等。我们对常用的传感器作一详细的介绍。 (1)温度传感器 温度是表示物体冷热程度的参数。 是单片机应用中最基本的测量参 数。 热电偶温度传感器 热电偶温度传感器是以热电效应为基础的，将任意两种不同的导体A-B组成一个闭合回路，只要它们的两个接点t1，t2的温度不同，在回路里就会产生热电动势，如图9.1所示： 热电偶电桥补偿测量电路中，Rt为热敏电阻，当冷端温度变化时，由于热敏电阻的补偿作用，消除了冷端温度变化的影响，提高了测量的精度。常用热电偶的代号，分度号及测量范围见表9.1。 热电偶的测温度范围在-180-2800oC，热电偶的输出热电势与工作端温度有关，还与自由端的温度有关，所以在测量时需要进行冷端补偿，热电偶的常用测量电路如图9.2所示。 热电阻温度传感器是利用铂电阻，铜电阻，热敏电阻的阻值随温度而变化的原理测量温度的，这一类传感器的适用范围在-200-+650oC，有较高的灵敏度。铂电阻与电阻的关系为： 式中Rt——温度toC时铂电阻的电