【正文】 8等，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳如圖 (a)、 (b)所示。如此，組成一個 16路的模擬開關(guān)。當(dāng)禁止端為 “ 1”時，前后級通道斷開，即 S0~S7端與 Sm端不可能接通；當(dāng)為“ 0”時，則通道可以被接通，通過改變控制輸入端C、 B、 A的數(shù)值，就可選通 8個通道 S0~S7中的一路。所以，必須通過 多路模擬開關(guān) 實現(xiàn) 多選一 的操作，將多路輸入信號依次地切換 15 目前，計算機(jī)控制系統(tǒng)使用的多路開關(guān)種類很多，并具有不同的功能和用途。使主機(jī)和外設(shè)能夠協(xié)調(diào)工作，有效地完成信息交換。1 第三章 過程通道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2 本章學(xué)習(xí)目的 : 解決微型計算機(jī)和外部的連接問題，使計算機(jī)和外部構(gòu)成一個整體，能正確、可靠、高效率的交換信息，這是設(shè)計一個微機(jī)控制系統(tǒng)必須解決的基本問題。 9 2)I／ O通道 I／ O通道：也稱為過程通道。如集成電路芯片 CD4051(雙向、單端、 8路 )、CD4052(單向、雙端、 4路 )、 AD7506(單向、單端、 16路 )等。比如：當(dāng) C、 B、 A=000時，通道 S0選通；當(dāng) C、B、 A=001時，通道 S1通； …… 當(dāng) C、 B、 A = 111時，通道 S7選通。 20 D 3 D 2 D 1 D 0動驅(qū)碼譯動驅(qū)碼譯換轉(zhuǎn)平電換轉(zhuǎn)平電0S2S3S4S5S6S7S1S8S10S11S12S13S14S15S9SABCmSABCmS圖 2 4 多路模擬開關(guān)的擴(kuò)展電路IN HIN H 多路模擬開關(guān)的擴(kuò)展電路 21 ： 當(dāng)多路輸入的信號源電平相差較懸殊時，用同一增益的放大器去放大時，就有可能使低電平信號測量精度降低，而高電平信號則可能超出 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍。這里，用 TTL邏輯電平控制采樣和保持狀態(tài)，如 AD582的采樣電平為 “ 0” ，保持電平為 “ 1” ，而 LF198的則相反。 D/A轉(zhuǎn)換器是把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬信號的器件， 有權(quán)電阻式 和 R2R電阻網(wǎng)絡(luò)式 二種。 34 D/A轉(zhuǎn)換器芯片介紹 ? D/A轉(zhuǎn)換器的種類 ? 按數(shù)字量輸入方式，有 ? 并行輸入和串行輸入 ? 按模擬量輸出方式 ? 電流輸出和電壓輸出 ? 按 D/A轉(zhuǎn)換的分辯率 ? 低分辯率、中分辯率和高分辯率 35 8位轉(zhuǎn)換器芯片 DAC0832（ 1） ? 主要組成部分 ?8位輸入寄存器 ?8位 DAC寄存器 ?采用 T型電阻網(wǎng)絡(luò)的 8位 D/A轉(zhuǎn)換器 ?以及輸入控制電路 ? 分辨率為 8位，電流輸出，穩(wěn)定時間 1微秒 (μs)， 20腳雙列直插式封裝 36 8位轉(zhuǎn)換器芯片 DAC0832（ 2） 內(nèi)部原理框圖 ( M SB )7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0ID(LSB)IL ECS1RW2RWX F E R當(dāng) L E = 1 時,輸出數(shù)據(jù)隨輸入變化。 DAC1210是一個 12位 D/A轉(zhuǎn)換器 ， 電流輸出方式 ， 其結(jié)構(gòu)原理與控制信號功能基本類似于 DAC0832。 ? 模擬電壓先轉(zhuǎn)換成積分時間，然后轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖數(shù)，最后將代表模擬輸入電壓大小的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成 BCD碼輸出。分辨率為 n，表示它可以對滿刻度的 1/2n的變化量作出反應(yīng)。 分辨率 是指能對轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)生影響的最小輸入量。 例如 ， 滿量程時的理論輸出值為 10V， 實際輸出值是在 ~ ， 其轉(zhuǎn)換精度為 177。允許 8路模擬量分時輸入，共用一個 A/D轉(zhuǎn)換器。 ? OE：輸出允許信號，輸入，高電平有效。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常 VR+ = ?5V DC， VR = 0V DC。 2 硬件設(shè)計 (2) CLRDS1 DS277 2 硬件設(shè)計 (3) 1） 地址譯碼 ： 和 或非輸入 8D鎖存器 : D0 ～ D2 : CD4051的 A、 B、 C三端 D3～ D5 ： 8個 CD4051片選信號 D6 ～ D7： 74LS138控制端 2） A/D轉(zhuǎn)換器選擇 : 或非 3） 8212 八位 I/O接口 ： 2片 12根或 8根數(shù)據(jù)線，一根狀態(tài)信號根 01H IORH WR2D H W R IO R Q??78 3. 軟件設(shè)計 10ms檢測一路： CTC定時， 軟件延時 1） CTC定時 （ 1）通道控制字：定時、自動啟動、上升沿啟動 定標(biāo)系數(shù) 256 允許中斷。 3. 雙極性模擬量輸出的實現(xiàn) 1）用偏移二進(jìn)制編碼方法 2）切換基準(zhǔn)電源的方法 為了實現(xiàn)正、負(fù)兩組電源的切換，應(yīng)增加一個符號位來進(jìn)行控制。 ?GND：電源地。 ? D0～ D7： 8位數(shù)字量輸出。上升沿時鎖存 3位通道選擇信號。 對于分辨率很高的 D/A轉(zhuǎn)換器并不一定具有很高的精度 。 如 ADC1211 12位分辨率 10位精度 55 ： 多為與 TTL電平配合，有些與 CMOS配合 （ 略） ： 基準(zhǔn)電源對精度產(chǎn)生影響，可外加精密電源 4. 轉(zhuǎn)換時間 ： A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間稱為轉(zhuǎn)換時間。 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度可以用絕對誤差和相對誤差來表示。 ? 器件少、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、價格便宜，適用于非快速計算機(jī)過程控制系統(tǒng)或精度要求較高的地方。 40 12位轉(zhuǎn)換器芯片 DAC1210（ 2） ? DAC1210原理框圖 QDD DD QDDDD器存寄入輸位8器存寄入輸位412 位DAC寄存器12 位D /A轉(zhuǎn)換器LE3LE當(dāng) =1 時， Q = D 。LE137 DAC0832的原理框圖及引腳如圖所示 。所以更重要的是掌握主要技術(shù)指標(biāo)、原理。 ? 總之，保持器在采樣期間，不啟動A/D轉(zhuǎn)換器，而一旦進(jìn)入保持期間，則立即啟動 A/D轉(zhuǎn)換器，從而保證 A/D 轉(zhuǎn)換時的模擬輸入電壓恒定，以確保 A/D轉(zhuǎn)換精度 25 ?技術(shù)指標(biāo)：精度 % ?采集時間： 5μs ?輸入范圍： 177。 常用可編程放大器的兩種形式 1）放大器并聯(lián)反饋電阻 通過調(diào)節(jié)反饋電阻 R來改變增益 ,原理參見教材48頁 2）采用增益可調(diào)的儀表放大器： 如 LH008 LH008AM542 AM543，原理參見教材第 4 50頁 優(yōu)點：共模抑制能力強(qiáng)，輸入阻抗高，漂移低 采用可編程序放大器，可通過程序來調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，使 A/D轉(zhuǎn)信號滿量程達(dá)到均一化，以提高多路數(shù)據(jù)采集的精度。 17 圖2 3 CD 4051結(jié)構(gòu)原理 圖0S2S3S4S5S6S7S1S動驅(qū)碼譯換轉(zhuǎn)平電ABCIN HmS CD4051結(jié)構(gòu)原理圖 由 電平轉(zhuǎn)換、譯碼驅(qū)動 及 開關(guān)電路 三部分 組成 18 19 擴(kuò)展電路 ? 當(dāng)采樣通道多至 16路時，可直接選用 16路模擬開關(guān)的芯片，也可以將 2個 8路 4051并聯(lián)起來，組成 1個單端的 16路開關(guān)。 多路轉(zhuǎn)換器 實際上