第5讲 模拟量输入输出通道-1.ppt

工业系统的驱动与控制 邸宏宇 工程训练中心 2007年10月 训练目的 1.了解计算机如何采集工业系统中的模拟信号。 2.了解计算机如何输出模拟信号。 计算机数据通道的分类 开关量输入通道(DI) 开关量输出通道(DO) 模拟量输入通道(A/D) 模拟量输出通道(D/A) 模拟量信号的特点 用数字量表示模拟量 开关量:两种状态:0或1 模拟量：连续变化 数字量：就是由01组成的二进制串 模拟量输入/输出系统的一般构成 模拟量输入通道A/D 任务： 把被控对象的模拟电压信号转换成计算机可 以接收的数字量信号； (工业系统物理量力、温度…先转换成电压信号) 组成： 一般由信号调理、多路模拟开关、前置放大 器、采样保持器、模/数转换器、接口和控 制电路组成； 核心： 模/数转换器，简称A/D或ADC (Analog-to-Digital Converter)。 A/D通道组成框图 A/D通道内部工作原理 模拟量输入工作原理 A/D转换过程各步骤 1. 设置MUX所选定的A/D通道 2. 确定增益倍数Gain 3. 设置触发方式 4. 触发A/D转换开始（转换需要时间约30uS） 5. 判断A/D转换是否结束 6. 读取A/D转换后数据 在采集卡中，这些过程都是通过对一些特定寄存器的读写操作实现的。 inportb( ); outportb( ); 多路开关MUX的工作原理 PCL-812PG的增益控制寄存器 增益对模拟电压输入范围的影响 A/D软件触发寄存器 PCL-812PG采集卡A/D数据寄存器 A/D数据的处理1 A/D数据的处理1 A/D转换过程 1.选择A/D通道 (Base+10) 2.确定增益 (Base+9) 3.选择工作模式 (Base+11) 4.软件触发 (Base+12） 5.等待A/D完成 (Base+5，DRDY) 6.读数据 (Base+5，base+4） 先读高字节 7.整数 ＝＝》模拟电压 软件触发方式的A/D流程图 模拟量输出通道D/A 任务：把计算机输出的数字量信号转换成模 拟电压或电流信号，以便去驱动相应 的执行机构，达到控制目的； 组成：一般由接口电路、数/模转换器和电压/ 电流变换器组成； 核心：数/模转换器，简称D/A或DAC (Digital-to-Analog Converter)。 D/A通道内部工作原理 D/A转换公式 D/A数据的处理 output_Data=int(V_out*4095.0/10.0); 典型D/A程序流程图 注意： 1. D/A输出必须“先写低字节，后写高字节”。 2. D/A转换需要时间(30μs)，对于高速的CPU，相邻两次D/A操作之间可能需要加等待延时。 训练内容1 模拟量输出通道D/A: 运行演示程序test.exe 将由键盘输入的0～+10之间的十进制数字值转换成0～+10V的模拟直流电压； 产生一个方波或正弦波信号，周期1ms～5ms可调，幅值0～10V可调； 上述产生的三种信号均可经由1(2)号D/A通道输出，接示波器观察波形。这样，工控机和采集卡共同构成了一个信号发生器。 （！！！注意示波器探头的正确使用，不能相碰，否则设备损害，照价赔偿） 训练内容2 2. 模拟量输入通道A/D: 运行演示程序test.exe 将以下三种信号经10号A/D通道采入计算机，在显示器上显示(相当于示波器)： 0～＋10V的直流电压 正弦波和方波信号(频率不可太大100Hz) 演示中可以用信号发生器作为信号源，也可将演示程序D/A部分所产生的信号作为信号源； 训练内容3 3.模拟量输出通道A/D 单步运行范例程序:在Turbo C环境下，单步运行程序AD_ONE.C（源程序见附录6），该程序将一个直流电压信号采入计算机，以数字形式显示，这相当于一个数字电压表。程序运行中，利用“watch”区域观察有关变量的值，确认程序中的关键语句及其作用，作记录。注意对采集卡端口的寻址和数据格式。 训练内容4 4.模拟量输出通道D/A 单步运行(F8)范例程序: 在Turbo C环境下，单步运行程序DA_ONE.C（源程序见附录6），该程序将一个直流电压信号输出，电压值由键盘键入。程序运行中，利用“watch”区域观察有关变量的值，确认并记录程序中的关键语句及其作用。注意对采集卡各端口的寻址和数据格式。 课后作业 复习本次课程内容，思考模拟