第10章-J模拟接口技术课件.ppt

第十章???模拟接口技术 §10-1 模拟通道概述 §10-2 数模转换技术 §10-3 模数转换技术 §10-1 模拟通道概述 一、模拟通道构成 二、模拟输入通道 三、模拟输出通道 一、模拟通道构成 1、 为什么要有模拟通道？ 现实世界的物理量往往是连续变化的模拟量，例如：温度、湿度、压力、位移、流量、速度、距离、电压、电流等； 计算机能直接处理的往往是离散的数字量。 要利用计算机来进行工业生产过程的自动检测与控制或者要利用计算机来构成仪器仪表等，就必须给计算机加上模拟通道，使之与外界进行接口。 2、模拟通道的一般结构 利用微型计算机对于一个生产现场的生产过程检测与控制时的模拟通道结构如下： 二、模拟量输入通道（2） 模拟量输入通道（单片机系统的前向通道）通常由以下几个部分组成： 1、 传感器： 能够把非电的物理量转换成电量（电流量或者电压量）的物理器件称作传感器。 2、 放大器（变送器，跟随器，滤波器）： 该部分将小信号的电流、电压信号放大成A/D转换器完成转换所必须的电压范围。 3、 多路转换开关：(CD4051-P276) 为了降低成本，多路模拟量的输入往往采用一个A/D转换器来分时完成转换，多路开关的作用就是用于分时选择模拟量的通道。 二、模拟量输入通道（2） 4、 采样保持器：(LF198-P278) 模拟量的特点就是连续变化的量，在整个A/D转换过程中，只有保证输入模拟量的恒定，才能得到正确的转换结果。 为了保证A/D转换的精度，对于相对转换时间而言变化较快的模拟量必须用采样保持器在开始A/D转换之前对模拟量进行采样，并且保持该采样值在整个A/D过程中不变。 技术指标：孔径时间，捕捉时间，保持电压下降率 5、 A/D转换器： 该部分是模拟量输入通道的核心部件，其分辨率、精度等参数往往左右模拟量输入通道的整个性能。 6、 I/O口： 提供缓冲或锁存功能，通过串行或并行的方法将A/D转换所得到的数字量送入计算机中进行处理。 二、模拟量输入通道（3） 前向通道的特点： 1 完成对象的状态、量值的检测 2 靠近被测或被控对象，容易受到环境因素的影响，是干扰信号的主要来源。因此需要考虑抗干扰设计。 3 根据多路信号输入的结构可分为集中式和分布式。（P271） 4 传感器通常是模拟量输出，信号微弱，因此需配合相应的信号处理（信号调理）单元，以匹配微处理器电平。 前向通道的几种结构： 1 大电压信号 A/D，V/F，I/V变换 2 小信号 先放大再A/D，V/F，I/V变换 3 频率信号 电平变换，整形 三、模拟量输出通道（1） 模拟量输出通道（单片机系统的后向通道）通常由以下几个部分组成： 1、 I/O口： 将需进行D/A转换的数字量用串行或并行方法送出。 2、 锁存器： 用来锁存由计算机送出的数字量，借以维持D/A过程中数字量的稳定以及计算机输出数字量改变以前D/A输出模拟量的恒定。 三、模拟量输出通道（2） 3、 D/A转换器： D/A转换器是模拟量输出通道的核心部件，其分辩率与精度决定了输出通道的性能。 D/A转换后的模拟量信号一般须经低通滤波器滤波，才能得到平滑的模拟输出。 数字输入端结构： 1)并行无数据锁存器：与单片机接口时要外加锁存器 2)并行带单数据锁存器：可直接与单片机接口 3)并行带双数据锁存器：可直接与单片机接口 4)串行数字量输入：利用串行的SPI、I2C总线连接 模拟量输出有两种方式：电压输出和电流输出 4、 功率驱动器： 功率驱动器对模拟量进行功率放大，使模拟量能够带动受控设备进行工作。 三、模拟量输出通道（3） 后向通道的特点： 1 小信号输出，大功率控制 2 输出控制信号，调节被控对象 后向通道的几种结构： 1 开关量 光隔离，功率驱动 2 数字量 光隔离，D/A，滤波，跟随，功率驱动 3 频率量 光隔离，F/V，功率驱动 §10-2 数模转换技术 一、数/模转换原理 二、D/A转换技术指标 三、常用D/A转换器芯片DAC0832 四、D/A转换应用 五、12位DAC与51接口 六、SPI总线的D/A转换器 七、I2C总线的D/A转换器 一、数/模转换原理（1） D/A转换的作用是将二进制的数字量转换成大小与之相