【2017年整理】数字化测量概述.ppt

数字化测量技术;绪论; 1 研究领域 数字化测量技术所涉及领域非常广泛，主要包括各种通用及专业数字IC、数字接口电路、数据采集系统、数字式仪器仪表（含智能仪器）和实时的测控系统。;2 开设本课程的目的 突出实用性、软硬件结合，侧重于硬件。贯穿从芯片→电路→整机的思想，重点放在电路设计与应用上。帮助同学们进行数字电路或整机电路的实用设计，解决今后在生产和科研中遇到的一些数字化测量课题。缩短大学生→工程师的距离，为今后独立设计、完成课题研究、科研产品开发打基础。;3 课程特点 力求反映：先进性、系统性、实用性。 其前导课程包括：数电、模电、电子测量技术、传感器等。 说明：本课程与微机的关系 ① 广义上讲：它包括微机，而且微机也离不开它。例如：显示器、驱动器、电源等。 ② 狭义上讲：二者各有侧重，是软、硬结合。 ③ 在有些情况下，单靠微机难以解决的问题，它却可迎刃而解。;4 教材 一直使用我校电子系老师自编的教材。 《实用数字化测量技术》（1991）→ 《新编实用数字化测量技术》（1998）→ 《数字化测量技术应用》（2004）→ 《数字化测量技术》（2008）;1提倡理论联系实际的好学风 精讲、多看、多练 课外活动小组、科技协会 2、加强实践，培养创新能力 4个实验、1周的课程设计（LED显示，亲自编程）、58授课学时 3、通过多种渠道，从模仿→设计，提高综合解决问题的能力。 ; 第一章 数字化测量概述;电子技术经历了四个发展阶段： ①1906年电子管的问世和1947年晶体管的发明，揭开了电子电路的设计阶段； ②1958年集成电路（IC）的诞生，跨入了新一代电路的逻辑设计阶段； ③1975年以后超大规模集成电路（VLSI）的问世，将电子技术引向IC的系统设计与相关的软件设计阶段； ④面向21世纪的以微电子为基础、以计算机和通信为媒体的新阶段。;目前，集成电路正进入一个蓬勃发展的新时代。 突出表现为： ① 新技术、新工艺、新产品 ② 对IC的认识深化，观念更新;集成电路自1958年问世以来，其发展速度惊人。目前，全世界每年生产6000多亿块、数万种集成电路。在发展电子信息产业的过程中，无论是增加产量、扩大应用，还是开发新产品、提高性价比，无不依赖于IC产业的发展。从电子测量仪器、计算机系统到通信设备，从国防尖端到工业及民用领域，都与IC密切相关。据报道，在发达国家中一个家庭的家用电器内所用微控制器数量已超过300个。目前，世界国民生产总值部分的70%以上与IC有关。IC在电子设备中的价值比已从20世纪80年代的7%，发展到现在的30%以上，而在某些军事装备中已超过80%。IC被誉为工业“粮食”和“朝阳”产品，现已成为发展电子信息技术的核心以及衡量综合国力的重要标志。;我国于1965年研制成功集成电路。近年来，国家制定了重点发展集成电路的战略方针，我国的IC产业也获得了飞速发展。1990年我国的集成电路产量只有1.1亿块，1995年才增加到3.1亿块，但2007年就达到411.6亿块，比上一年增长22.6％。在2003～2012年期间，我国集成电路总产量及预测详见表1-1-1。近年来，以“龙芯2F”等为代表的64位CPU芯片，以及万亿次高性能计算机“KD-50-I”的研制成功，标志着我国集成电路已进入全面发展的新时期。预料到2012年将达到10%以上，真正成为世界上的IC生产大国。;年 份;（一）CMOS电路的迅速崛起 （二）单片IC和单片系统的广泛应用 （三）电子模块的开发 （四）ASIC的推广 ;1、CMOS电路发展史 63年研制成功，68年商品化。 分为： 标准系列 CD4000、MC14500 CC4000A CC4000B 高速系列 74HC 54HC 注：在电子线路设计，在画图软件中（如protel）中，有其原理图库与精装图库。;2、CMOS电路十大优点 （1）工作电源电压范围宽 通用型CMOS电路的电源电压范围（UDD～USS）为＋3～18V，高速CMOS电路的电源电压范围（UCC～GND）是＋2～6V。在此范围内选取任何一个电压值，均能正常工作。若选＋5V电源，则能与TTL电路直接匹配。 （2）微功耗 CMOS电路的静态功耗极低，耗电省，属于微功耗器件。 每个门的功耗低至1μW，仅为TTL的1/1000。采用CMOS电路，便于构成电池供电的小型化数字仪表，便于设计备用电源和掉电保护电路，还能降低稳压电源的容量。;2、CMOS电路十大优点 （3）输入阻抗高 其输入阻抗大于108Ω（100MΩ），对输入信号无衰减作用。 （4）驱动能力强 通常一个输出端可驱动50个以上的输入端。有的还能直接驱动LED显示器。;2、CMOS电路十大优点 （5）抗干扰能力强 当电路的输出状态维持不变时