12位带隔离输入通道.doc

目录 1．引言 2 2．模拟量输入通道的设计 3 2.1设计任务 3 2.1.1主要技术指标： 3 2.1.2输入通道的构成器件： 3 2.2 多路模拟开关 4 2.3 前置放大器 5 2.4 采样保持器 6 2.4.1 数据采样定理 6 2.4.2采样保持器 7 2.5.隔离技术 8 2.6 A/D转换器 9 2.6.1 工作原理与性能指标 9 2.6.2应用TLC2543 应注意的几个问题 12 3传输方式分析 14 3.1.传输方式的选择 14 3.2.电平转换芯片选择 14 3.4 80c51引脚图管脚图及各引脚功能介绍 16 4.Tlc2543跟8051单片机构成的通道如下图： 18 5.仿真软件protues概述 19 6.通信程序 20 7.12位带隔离输入通道设计图 22 结 论 23 参考文献 24 1．引言 模拟输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机可以接收的数字量信号。模拟输入通道系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称a/d转换器或adc,analog to digital converter）模数转换器是连接模拟和数字世界的一个重要接口。A/D转换器将现实世界的模拟信号变换成数字位流以进行处理、传输及其他操作。A/D转换器的选择是至关重要的。所选择的A/D转换器应能确保模拟信号在数字位流中被准确地表示，并提供一个具有任何必需的数字信号处理功能的平滑接口，这一点很重要。目前的高速A/D转换器已被应用于各种仪表、成像以及通信领域中。对用户而言，所有这些应用都有着相似的要求，即以较低的价格实现更高的性能。 成像应用医学成像应用通常要求取样速率高于40Msps的10～12位A/D。高端应用可能要求更高的分辨率：14～16位。A/D的性能对于图像质量是至关重要的。对于DBF超声波应用而言，其目标是以最小的功耗和最低的成本提供最佳的图像质量。 仪表应用数据采集应用需要取样速率高于20Msps的14～16位A/D。一般而言，仪表应用采用了品种更加繁多的数据转换器。转换器的选择对终端应用的依存程度很高。 通信应用通信应用需要取样速率高于80Msps的12～14位A/D。A/D对复杂的波形进行数字化，这样，利用一个DSP或ADIC就能执行解调操作。通常采用两个A/D对正交信号进行取样，以抽取用于处理的I和Q信号分量。 2.1设计任务 设计一个12位带隔离输入通道 2.1.1主要技术指标： 模拟量通道数11 AD转换分辨率：12位 带隔离模拟信号的产生与AD转换器 人机通道的接口电路 数据传输接口电路 2.1.2输入通道的构成器件： 信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如下图所示： 模拟量输入通道的一般结构图 2.1.3.信号调理电路 根据通道需要，可以采取不同的信号调理技术，如信号滤波、光电隔离、电平转换、过电压保护、反电压保护、电流/电压变换等。本节主要介绍模拟量输入通道中常用的电流/电压变换技术。 在控制系统中，对被控量的检测往往采用各种类型的现场变送器，它们的输出一般为0 ~ 10 mA或4 ~ 20 mA的统一电流信号，对此需采用电阻分压法把现场的电流信号转换为电压信号，有两种变换电路分别是无源I/A变换电路和有源I/A变换电路。 2.2 多路模拟开关 由于微机的工作速度远远快于被测参数的变化，因此一台微机系统可供几十个检测回路使用，但微机在某一时刻只能接收一个通道的信号。所以，必须通过多路模拟开关实现多选1的操作，将多路输入信号依次地切换到后级。 目前，微机控制系统使用的多路开关种类很多，如集成电路芯片CD4051(双向、单端、8路)、CD4052(单向、双端、4路)、AD7506(单向、单端、16路)等。 结构原理：现以常用的CD4051为例，8路模拟开关的结构原理如下图所示。 CD4051原理图 CD4051由电平转换、译码驱动及开关电路三部分组成，引脚中的禁止端很重要。当禁止端为“1”时，前后级通道断开，即S0?~?S7端与Sm端不可能接通；当为“0”时，则通道可以被接通，通过改变控制输入端C、B、A的数值，就可选通8个通道S0?~?S7中的一路。比如：当C、B、A= ?000时，通道S0选通；当C、B、A?=?001时，通道S1选通；…… 当C、B、A = 111时，通道S7选通。其真值表如下表所示