微机控制系统与应用6(2013老师修改补充版).ppt

第六章 过程通道 6.1 数据采集与处理技术基础 6.2 过程通道中存在的普遍问题 6.3 模拟量输入通道 6.4 模拟量输出通道 6.5 开关量输入输出通道 第六章 过程通道 微机控制系统实质上是测控系统，是在微机最小应用系统的基础上根据现场被测、被控对象的情况，通过扩展相应的接口并在软件的支持下实现由模拟量到数字量再到模拟量的转换，从而完成系统所要求的测控目标。 “测” ，即所谓的数据采集过程。它是通过被测信号的输入通道，将传感器送来的过程参数，转换成数字量送入微机。 “控” ，即所谓的数字信号转换成模拟信号的过程。它是由输出通道将微机运算的结果变成控制参量送到执行机构取得相应的控制效果。 6.1 数据采集与处理技术基础 6.1.1 数据采集系统概论 数据采集系统的任务就是对生产 现场的过程参数进行检测、记录、存 储、处理、打印、显示及报警。 数据采集系统的基本功能： ① 时钟功能。即确定数据采样周期，同时也能为系统提供时间基准。 ② 完成数据的采集。将现场检测传感器送来的模拟电信号按一定的次序巡回地采样、进行A／D转换并存储数据。 ③ 对数字量按预定算法进行处理。 ④ 显示和打印输出。 ⑤ 当过程参数越限时进行报警。 6.1 数据采集与处理技术基础 6.1 数据采集与处理技术基础 输入通道结构类型表 6.1 数据采集与处理技术基础 6.1 数据采集与处理技术基础 ② 多通道典型数据采集系统 利用多路开关（MUX）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。 6.1 数据采集与处理技术基础 6.1 数据采集与处理技术基础 6.1 数据采集与处理技术基础 6.3 模拟量输入通道 6.3 模拟量输入通道 [原理]: (1)“转换开始”时,积分器接入信号Ui，开始进行固定时间T的正向积分(电容充电)。 (2)时间T到，积分器接入与Ui相反的基准电源, 进行反向积分(电容放电)。 (3)在积分器输出过零时(电容放电完)停止积分。 (4)反向积分时间T1与Ui成正比，反向积分期间计数器的计数值就是A/D转换的结果。 双积分A/D转换原理图 * * 6. 3位半双积分A/D转换器MC14433 MC14433结构图 [结构]： [VAG]：模拟地 [VR]：基准电源（+200mV或+2V） [VX]：被测电压 [VDD, VEE]：+5V，-5V [VSS]：数字地 [R1, R1/C1, C1]：积分电阻电容 [C01, C02]：失调电容 [CLKI, CLKO]：时钟电路外接电阻 [DU]：更新A/D输出控制端 [EOC]：A/D转换结束标志输出 [OR]：过量程标志输出 [Q0～Q3]：A/D转换结果的BCD码输出 [DS1～DS4]：多路选通脉冲输出 6.3 模拟量输入通道 * MC14433芯片引脚 [引脚功能]： 6.3 模拟量输入通道 * MC14433选通脉冲时序图 当DS2，DS3和DS4 选通时，Q0～Q3对应输出百位，十位和个位的BCD码。当DS1 选通时，Q3表示千位（“1”：千位为0；“0”：千位为1），Q2表示被测电压极性（“1”：正；“0”：负），Q0表示被测电压是否超量程（“1”：超量程；“0”：不超量程）。 6.3 模拟量输入通道 * [MC14433与单片机的接口技术] MC14433与8031的接口 外接基准电源 6.3 模拟量输入通道 * 由于MCl4433的A/D转换结果是动态分时输出的BCD码，所以，8031只能通过并行I/O口与Q0～Q3相连。 8031采用中断法管理MCl4433的操作，由于EOC端和DU端连接在一起，所以，MCl4433能自动连续转换，每次转换结束，EOC端输出脉冲的下降沿向8031申请中断。 在中断服务程序中，用查询方式读取Q0～Q3的BCD码输出值。 设每次A/D转换结束时，8031将转换结果送入片内RAM的20H、21H单元，数据存放格式为： * c.增益 6.3 模拟量输入通道 (2)隔离放大器 ① 隔离放大器特点 避免各种干扰对系统的影响。 ② 应用场合 强磁场、强电场的干扰环境中，消除信号源的地网络 干扰（如大电流的跳变）所引起的测量误差；保护系统电路不致因 输入端或输出端的高共模电压造成损坏；用于医疗仪器为病人提供 安全接口等。 ③ 变压器耦合隔离放大器 组成：由输入级、输出级和电源振荡器三个基本部分。典型的隔离 放大器原理图（AD的Model289）如下图所示。 * 6.3 模拟量输入通道 隔离放大器原理结构图 * 6.3 模拟量输入通道 工作原理：将传感器送来的信号滤波和放大，并调制成交流信号， 通过隔离变压器耦合到输出级