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第六讲 模拟量输入输出.ppt

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第六章 模拟量输入输出,*基本功能 *一般连结关系 6.1 模拟通道接口 (Analog Signal Input and Output)*概念:模拟通道的组成转换接口电路基准地电压基准源; *ADC/DAC线性转换关系,生产过程控制系统结构示意图,,过程对象︵被控对象 ︶,传感器变送器,执行机构,传感器,执行机构,传感、执行,检测/控制,,,,,,,,,,,微机主机,操作台,电平变换,功放驱动,I/O接口,I/O接口,I/O接口,I/O接口,A/D,D/A,DI,DO,输入调理,,,V/I变换,I/O通道,信号调理,打印机,显示器,I/O接口,变换,信号处理,,,,,,,,模拟量,数字量,频率、其他,,,,,,,,,,,,,,模拟量I/O接口,模拟量的概念(信号连续量):DC-V(mv)/mA(V)典型:过程控制、各类监控/自动化系统 转换输入输出:实验P22输入:V/F计数器------输出:计数器F/V(LM331);PWM调宽(时间),F/V,,,V/F,,,模拟信号 V/I,T/C 8253/8254,MPU,ADC/DAC,,,,,脉冲频率,模拟量转换与I/O通道,1. 模数转换--ADC 数模转换--DACAnalog to Digital Converter/ Digital to Analog Converter 2. 模入与模出通道的组成: 输入通道: (高精度测量,1%~0.05%,可分时采样,同步采样),Multiplexer:(6.4 )多路转换器(开关,(模拟)多路(电子)开关1-N,N-1,N选一):N路入一路输出:巡回扫描/分时转换; Sample/Holder:(6.5) 捕捉后保持信号(电容) Voltage reference: 电压基准源 输出通道:(精度,同步输出,输出保持--动态扫描),,放大驱动,执行机构,,Vref,,,复习:运算放大器,DAC,V/I,,,调理,,MUX, S/H,数字量 (MPU),,DAC原理,,,,,,,Iout1,,,,,,,,,,,,,,,,,,等效电阻=R,Iout2,V0,R-2R梯形电阻网络,Vref,,Rfb,,参见书P365 图6.3,DAC接口电路原理,电压型/电流型(外接OP:同相/反相输出),D/A转换器原理框图,DAC主要技术指标 (P367),分辨率 Resolution (LSB)所对应的模出电流(压)值 满量程稳定(建立)时间(setting time) 电压型(输出电平)/电流范围绝对精度(对应max数字量:单位LSB) (最大)相对精度(单位LSB或%) Full-scale error 线性误差(最大值)Linear Error 温度系数(xxx vs. Temperature) 电源灵敏度(Power supply sensitivity) 接口方式,典型DAC(一) 8位DAC0832(P368),Vref D Iout1= ×R 256,,,单电源:+5V~+15V;Vref:-10V~+10V;低功耗:20mW;分辨率:8位;线性误差:0. 2%(FS);NL误差:0.4%(FS);建立时间:1μs;温度系数:200ppm/℃;输出方式:电流。,DAC0832功能结构图,双缓冲结构,,CPU数据,基准电压源,输出(I),CPU控制,DAC 0832三种工作方式,输入锁存器和DAC寄存器的不同的控制: (1)直通方式 输入寄存器和DAC寄存器都接成直通方式。此时提供给DAC的数据,必须来自锁存端口(/LE1=/LE2=0); (2)单缓冲方式 控制输入寄存器和DAC寄存器同时跟随或锁存数据,或只控制这两个寄存器之一,而另一个接成直通方式(/LE=0)。此方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量非同步输出的情形。,有效数据,MOV DX,288H OUT DX,AL,(288H),DAC 0832三种工作方式,(3)双缓冲方式 分别控制输入寄存器和DAC寄存器,此方式适用于多路D/A同时输出的情形:使各路数据分别锁存于各输入寄存器,然后同时(相同控制信号)打开各DAC寄存器、实现同步转换。,有效数据,输入寄存器更新,模出更新,DAC 0832同步转换控制(接口),DB,,典型DAC(二)12位DAC1210,高8位,,低4位,,锁存(B1=1),,,DAC1210控制时序:自动传输,高8位锁存(低4位锁存也已变,覆盖低4位,全部12位传送到DAC,,,XFER=0,有效数据,有效数据,DAC1210控制时序:,独立处理器传输控制,加载高8位输入锁存(低4位也改变),覆盖低4位输入锁存,12位传送到DAC,有效数据,有效数据,OUT DX,AL ;OUT DX,AL,模数转换器ADC,分类:
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