第7章过程通道.ppt

典型的单片机测控系统硬件组成框图 7.1 输入/输出通道的结构 输入/输出信号一般有两种类型：一种是随时间连续变化的物理量，称为模拟信号；一种是只有开和关(或1和0)两种状态的量，称为开关量。因此计算机控制系统中，输入/输出通道分模拟量通道和数字量通道两类。 7.1.2 模拟量输出通道结构 输出通道的一般结构： 1、多通道独立D/A转换形式 7.2 模拟量输出通道接口技术 D/A转换器是模拟量输出通道的主要组成部分，完成数字量到模拟量的转换。 D/A转换器一般可分类如下： 1）根据输出是电流还是电压，可以分为电压输出型和电流输出型。 2）根据输出端是串口还是并口，可以分为串行输出型和并行输出型。 3）根据内部是否有锁存器，可以分为无锁存器型和带锁存器型。 4）根据能否进行乘法运算，可以分为乘算型和非乘算型。 1 引脚说明： D0～D7 ：8位数据输入端，通常与CPU数据总线相连，用于接收待转换的数字量。 ILE ：输入寄存器锁存允许信号，高电平有效。 CS ：芯片选择信号，低电平有效。 WR1 ：输入寄存器写控制信号，低电平有效。 WR2 ：DAC寄存器写控制信号，低电平有效。 XFER ：数据传输控制信号，低电平有效。 VREF：参考电压输入，要求外部接一个精密的电源，电压范围：-10V～+10V。 Rfb ：内部反馈电阻引出端，可以直接连接外部运算放大器的输出端。 Iout1 ：模拟电流输出端1，当输入数据为全1时，输出电流最大；当输入数据为全0时，输出电流为0。 Iout2 ：模拟电流输出端2，与Iout1之和为常数。 Vcc ：芯片工作电源。 DGND ：模拟信号地。 AGND ：数字信号地。 7.2.3 串行DAC及接口技术 并行D/A转换芯片，转换时间短，通常不超过10μs，但它们的引脚较多，芯片体积大，与单片机连接时电路较复杂。因此，在有些远距离通信中，为节省连结导线，而且对转换速度要求不是很高的场合，可以选用串行D/A转换芯片，虽然输出建立时间较并行D/A转换芯片长，但是串行D/A转换芯片与单片机连接时所用引线少、电路简单，而且芯片体积小、价格低。 AD7543是美国AD公司生产的12位电流输出型串行输入的D/A转换器。建立时间为2μs；CMOS工艺，功耗最大为40mW。其数字量由高位到低位逐次一位一位地输入。 （1）AD7543结构及引脚功能 AD7543与MCS-51单片机的接口电路如下图所示。 7.3 模拟量输入通道接口技术 在单片机的实时测控和智能化仪表等应用系统中，常需将检测到的连续变化的模拟量(如温度、压力、流量、速度、液位和成分等)通过模拟量输入通道转换成单片机可以接收的数字量信号，输入到单片机中进行处理。A/D转换器是模拟量输入通道的主要组成部分，完成模拟量到数字量的转换。A/D转换接口设计主要是根据用户提出的数据采集精度及速度等要求，按一定的技术准则和经济原因合理的选择通道结构和A/D转换器芯片，并配置多路模拟开关、前置放大器、采样保持器、接口和控制电路等，实现模拟量到数字量的线性转换，对被测信号进行采集和处理。 A/D转换器一般分类如下： （1）按转换输出数据的方式，可分为串行与并行两种，其中并行ADC又可根据数据宽度分为8位、12位、14位、16位等。 （2）按输出数据类型可分为BCD码输出型和二进制输出型。 （3）按转换原理可分为逐次逼近式、双积分式、计数器式和并行式。 7.4.1 A/D 主要技术指标： 1、分辨率：用数字量的位数来表示，位数越高，分辨率越高，对输入量的变化越灵敏。 2、量程：所能转换的电压范围。 3、转换精度：分绝对精度和相对精度。与分辨率不同。 4、转换时间：转换时间是指启动A/D转换到转换结束所需的时间 。 5、工作温度范围：能够保证精度的工作温度范围。 6、对参考电压的要求：分内部参考电压源和外部参考电压源。 C,B,A：8路通道切换控制，000——IN0，111——IN7 ALE：地址锁存，在上升沿将地址选择信号ABC锁入地址寄存器。 START：启动转换输入：上升沿清除ADC内部寄存器，下降沿启动内部控制逻辑。 EOC：转换结束标志，上升沿表示转换完毕。 CLOCK：转换定时时钟输入，在时钟频率小于640K时，转换速度为100uS. IN0~IN7：8路模拟信号的输入端。 D0~D7：8位转换结果数据输出端。 VR(+) ，VR(－)：参考电压输入端。 中断方式； 主程序 START：MOV DPTR，#7FFFH MOV R2，#08H