傳感器與計算機接口-預(yù)覽頁
【正文】 ?量化與編碼 ?A/D轉(zhuǎn)換器 模擬型傳感器與計算機接口 典型的多通道模擬信號輸入接口 多 路 模 擬 開 關(guān) S/H A/D 控制器 計 算 機 總 線 被測信號 1 被測信號 N … … … 模擬型 傳感器 1 模擬型 傳感器 N … … 此外還有單通道式、同步式和并行式等多種形式 三態(tài) 緩沖器 模擬型傳感器與計算機接口 ?模擬型傳感器與計算機接口的一般形式 ?多通道模擬信號輸入 ?A/D轉(zhuǎn)換 ?A/D轉(zhuǎn)換的一般過程 ?信號的采樣與保持 ?量化與編碼 ?A/D轉(zhuǎn)換器 多通道模擬信號輸入 A2 A1 A0 EN OUT 0 0 0 1 S1 0 0 1 1 S2 0 1 0 1 S3 0 1 1 1 S4 1 0 0 1 S5 1 0 1 1 S6 1 1 0 1 S7 1 1 1 1 S8 X X X 0 X — EN — A2 — A1 — A0 — OUT S1— S2— S3— S4— S5— S6— S7— S8— 以多通道模擬開關(guān)（數(shù)據(jù)選擇器， MUX） AD7501為例： CMOS型 8選 1多路模擬開關(guān)，每次從 8個輸入端中選擇一路與公共端相聯(lián)，選擇的通道號由輸入的地址編碼確定，與 TTL電平兼容。 LM339：過零比較器，將來自編碼器的正弦信號整形成 05V的標(biāo)準(zhǔn)測速脈沖。 傳感器的分類 ? 傳感器的分類方法有多種，主要有以下三種分類： ? 按被測物理量： ? 位移、位置傳感器 ? 力、力矩傳感器 ? 速度、加速度傳感器 ? 溫度、濕度、酸度傳感器 ? 按工作原理： ? 電阻式、電容式、電感式 ? 磁電式、光電式、壓電式、熱電式 ? 諧振式 ? 按輸出量： ? 模擬型 ? 數(shù)字型 注意：在機械工程中使用的傳感器有很多，一種傳感器可以測量多種物理量，一種物理量也可以由多種傳感器測量得到。 ? 把信息作適當(dāng)處理（變換、放大、濾波），檢測出有用信息，送到顯示或處理裝置。 ? 系統(tǒng)外部即環(huán)境參數(shù) ：如溫度、濕度等。 ? 狹義：指工程中使用的各類傳感器。 )(60)(時間角度212121rp mpmfmrp spmfmfmpmn ccc????其中： m1：檢測時間內(nèi)得到的測速脈沖數(shù) m2：檢測時間內(nèi)得到的時鐘脈沖數(shù) fc：時鐘頻率 p：編碼盤每轉(zhuǎn)送出的脈沖數(shù) 來自編碼器 M/T測速法接口硬件電路 接口實例 測速部分 脈沖整形部分 接口實例 8253：下降沿有效的十六位減法計數(shù)器， 3個計數(shù)通道都工作方式 0— 計數(shù)終止時中斷，其方式字分別為 0x 0x70、 0xB0(方式 0，先低后高讀寫，十六進(jìn)制 )。 8031在中斷服務(wù)程序中根據(jù)計數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值計算出 m1和 m2，從而計算出轉(zhuǎn)速 n。 采樣 /保持 量化 (離散 ) Dn1 編碼 D0 Dn2 … A/D轉(zhuǎn)換的一般過程 保持 t Vs t Vs t Vs 信號 采樣 /保持 采樣后的信號 量化 t Vs 采樣 香農(nóng)采樣定理 ：對于一個有限頻率的連續(xù)信號，當(dāng)采樣頻率 fs≥2f信 MAX時，采樣函數(shù)才能不失真地恢復(fù)原來的連續(xù)信號。 信號的采樣與保持 ⑵ 采樣 /保持電路 采樣 /保持電路由存儲電容 CH、模擬開關(guān) T(N溝道增強型 MOS管 )、輸入電阻 RI (限流 )、反饋電阻 RF和運算放大器 A組成，有 兩種工作模式 ： 采樣模式 ： 控制信號 S為高電平， T導(dǎo)通，輸入信號 vI通過 RI、 T向電容 CH充電，若 RI=RF，充電結(jié)束后， vO=vC=vI ； 保持模式 ：控制信號 S為低電平， T截止，輸出電壓 vO由電容 CH兩端電壓保持。指定的離散電平稱為 量化電平 。量化單位電壓就是兩個量化電平之間的差值，二進(jìn)制數(shù)碼位數(shù)越多，量化單位電壓就越小，量化誤差就越小，精度就越高。 BCD碼常用于直接數(shù)字顯示，二進(jìn)制碼用于與計算機接口，有 1 16位等等，位數(shù)越多，精度越高。 分辨力＝ 滿刻度值＝ 1LSB 分辨率一般用 A/D轉(zhuǎn)換器 的位數(shù)表示 ， 例如 8位 （ 256） ， 10位 （ 1024） ， 12位 （4096） ， 位數(shù)越多 ， 分辨率越高 。 LSB21?821例如： 8位 、 單極性 、 輸入范圍 0～ 5V的 A/D轉(zhuǎn)換器 分辨力＝ 5＝ 1LSB＝ 分辨率為 8位 （ 256） 最大相對精度 （ 誤差 ） ＝ ＝ 177。 例如：轉(zhuǎn)換頻率＝ 10KHz， 則轉(zhuǎn)換時間＝ A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度主要取決于轉(zhuǎn)換電路的類型 ， 不同類型 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度相差很大 。片內(nèi)帶有 8路模擬開關(guān)和地址譯碼器， ADC0809輸出的數(shù)字信號有 TTL三態(tài)緩沖器控制，可直接連至計算機的數(shù)據(jù)總
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